[論文レビュー] The Weak Lensing Signal and the Clustering of BOSS Galaxies: Cosmological Constraints

Surhud More, Hironao Miyatake+5 more|arXiv (Cornell University)|Jul 7, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 2

ひとこと要約

本研究は、SDSS-III BOSSおよびCFHTLenSの銀河クラスタリング、頻度、弱レントゲン信号を統合し、赤方偏移 z ≈ 0.53 における平坦な ΛCDM モデルで宇宙論的パラメータを制約する。ハロー・モデルの枠組みを用いて、銀河バイアスと宇宙論のデゲネラシーを解き、68%信頼区間で Ωₘ = 0.310⁺⁰.⁰¹⁹₋₀.⁰²⁰ および σ₈ = 0.785⁺⁰.⁰⁴⁴₋⁰.⁰⁴⁴ を得た。これはこの赤方偏移で初めてのこのような分析である。

ABSTRACT

We perform a joint analysis of the abundance, the clustering and the galaxy-galaxy lensing signal of galaxies measured from Data Release 11 of the Sloan Digital Sky Survey III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (SDSS III-BOSS) in our companion paper, Miyatake et al. (2014). The lensing signal was obtained by using the shape catalog of background galaxies from the Canada France Hawaii Telescope Legacy Survey, which was made publicly available by the CFHTLenS collaboration, with an area overlap of about 105 deg$^2$. We analyse the data in the framework of the halo model in order to fit halo occupation parameters and cosmological parameters ($\Omega_{ m m}$ and $\sigma_8$) to these observables simultaneously, and thus break the degeneracy between galaxy bias and cosmology. Adopting a flat $\Lambda$CDM cosmology with priors on $\Omega_b h^2$, $n_{ m s}$ and $h$ from the analysis of WMAP 9-year data, we obtain constraints on the stellar mass-halo mass relation of galaxies in our sample. Marginalizing over the halo occupation distribution parameters and a number of other nuisance parameters in our model, we obtain $\Omega_{ m m}=0.310^{+0.019}_{-0.020}$ and $\sigma_8=0.785^{+0.044}_{-0.044}$ (68% confidence). We demonstrate the robustness of our results with respect to sample selection and a variety of systematics such as the halo off-centering effect and possible incompleteness in our sample. Our constraints are consistent, complementary and competitive with those obtained using other independent probes of these cosmological parameters. The cosmological analysis is the first of its kind to be performed at a redshift as high as $0.53$.

研究の動機と目的

• クラスタリング、頻度、弱レントゲン信号を統合的に分析することで、銀河バイアスと宇宙論的パラメータのデゲネラシーを解消すること。
• ハロー・モデルの枠組みを用いて、BOSS銀河の星間質量-ハロー質量関係を制約すること。
• 中間赤方偏移領域である z = 0.53 における Ωₘ および σ₈ の強固な宇宙論的制約を導出すること。これは、かつてこのような手法で制約が不足していた領域である。
• ハローのオフセンターイングやサンプルの不完全性といった系誤差に対して、結果のロバストネスを検証すること。
• ハロー・モデルにおけるマルチプローブ手法を用いて、宇宙論的パラメータを補足的かつ競争的なプローブとして提供すること。

提案手法

• SDSS-III BOSS および CFHTLenS からの3つの観測量（銀河クラスタリング、頻度、銀河-銀河弱レントゲン）を統合する。
• ハロー・モデルの枠組みを用いて、ハロー内での銀河およびダークマターの分布を記述する。
• ハロー占有関数（HOD）パラメータと宇宙論的パラメータ（Ωₘ、σ₈）を同時にフィットすることで、デゲネラシーを解消する。
• 宇宙論的制約の安定化のため、WMAP 9年間データからの Ω_b h²、n_s、h に事前分布を適用する。
• CFHTLenS における背景銀河の形状カタログ（105 deg²）を用いて、弱レントゲン信号を測定する。
• ハローのオフセンターイングやサンプルの不完全性を含む、広範なシステムティック要因のチェックを実施し、結果の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クラスタリング、頻度、弱レントゲンの統合的分析が、銀河バイアスと宇宙論的パラメータのデゲネラシーを解消できるか？
• RQ2 z ≈ 0.53 におけるこの3つのプローブを統合した場合、Ωₘ および σ₈ に対する宇宙論的制約は何か？
• RQ3 ハローのオフセンターイングやサンプルの不完全性といったシステムティック要因に対して、宇宙論的制約はどれほどロバストか？
• RQ4 BOSS サンプルの銀河における推定された星間質量-ハロー質量関係は何か？
• RQ5 得られた制約は、他の独立した宇宙論的プローブの結果と比べてどうか？

主な発見

• 統合的分析により、68%信頼区間で Ωₘ = 0.310⁺⁰.⁰¹⁹₋₀.⁰²⁰ および σ₈ = 0.785⁺⁰.⁰⁴⁴₋⁰.⁰⁴⁴ を得た。誤差は HOD パラメータおよびネイジュー・パラメータのマージナライズド・エラーを含む。
• サンプル選択の変化や主なシステムティック要因（ハローのオフセンターイング、潜在的なサンプル不完全性）に対して、結果がロバストであることが確認された。
• これは、赤方偏移 z ≈ 0.53 において、このマルチプローブ手法を用いた最初の宇宙論的分析である。
• Ωₘ および σ₈ に対する制約は、他の独立した宇宙論的プローブと整合的であり、補足的かつ競争的である。
• 本研究は、BOSS サンプルの銀河における星間質量とハロー質量の関係を良好に制約した。
• ハロー・モデルの枠組みは、3つの観測量を効果的に統合し、中間赤方偏移における高精度な宇宙論的推論を可能にした。