[論文レビュー] WMAP and NVSS cross-correlation in wavelet space: ISW detection and dark energy constraints

P. Vielva, E. Martínez-González+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 13, 2004

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、球状メキシカン・ハット・ウェーブレット空間におけるWMAP CMBデータとNVSS電波サーベイデータの相互相関を用いて、3.7σ以上の有意水準で統合サックス＝ホルプ効果を検出しており、これまでで最も有意水準の高いISW検出結果をもたらしている。これは、0.61 ≤ Ω_DE ≤ 0.85 および 2σで w ≤ -0.81 の暗黒エネルギー密度の制約を与える。これは、CMBと銀河分布の相互相関に基づく最初のISWを用いたwの推定である。

ABSTRACT

We report the detection of the Integrated Sachs-Wolfe effect (ISW) at scales in the sky around [5, 10] degrees with a significance > 3.7 sigma, by cross-correlating the Wilkinson Anisotropy Probe (WMAP) first-year data and the NRAO VLA Sky Survey (NVSS) in the Spherical Mexican Hat Wavelet (SMHW) space. This result represents the highest signifcance level of the ISW detection (also of the dark energy, assuming a flat universe) reported up to date. We also show that the cross-correlation signal is not caused neither by systematic effects nor foreground contamination. In addition, we can put strong constraints for the amount of the dark energy and the equation of the state parameter (w), by comparing the measured ISW signal with the one predicted by different cosmological models. For a bias value of b = 1.6, we obtain 0.61 <= dark energy density = 0.85 and w <= -0.81 (at 2 sigma CL). These results do not change very significantly for other realistic values of the bias parameter. The dark energy is clearly detected since the dark eneryg density > 0 at > 5 sigma CL. This is the first estimation of the equation of state of the dark energy made through the cross-correlation of the CMB and the nearby galaxy density distribution. It also provides an independent estimation from the one made by the WMAP team using CMB and LSS.

研究の動機と目的

• CMBと大規模構造データの相互相関を用いて、統合サックス＝ホルプ（ISW）効果を検出すること。
• ISW信号が系統誤差やフォアグラウンド汚染に起因するものかどうかを検証すること。
• 測定されたISW信号を用いて、暗黒エネルギー密度（Ω_DE）および状態方程式パラメータ（w）を制約すること。
• CMBと銀河分布の相互相関に基づく、WMAPのLSSに基づく手法とは別個のwの独立推定を提供すること。

提案手法

• 球状メキシカン・ハット・ウェーブレット（SMHW）空間において、WMAP初年度CMBデータとNVSS電波源サーベイデータの相互相関を実行する。
• SMHWを用いて、[5, 10]度のスケールで構造を分析し、ISW検出に最適なスケールを特定する。
• 異なるΩ_DEおよびwの値を仮定した宇宙論的モデルの予測と、観測された相互相関信号を比較する。
• 銀河のクラスタリングがダークマター密度に対してどの程度影響を受けるかを考慮し、バイアスモデル（b = 1.6）を適用する。
• 系統誤差やフォアグラウンドを除外するために、モンテカルロシミュレーションを用いて有意水準を評価する。
• 理論的モデルに観測されたISW信号をフィットさせることで、Ω_DEおよびwの制約を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 波形空間におけるWMAPおよびNVSSデータを用いて、ISW効果を高有意水準で検出できるか？
• RQ2 観測された相互相関信号は、機器の系統誤差やフォアグラウンド汚染に起因するものか？
• RQ3 測定されたISW信号から、暗黒エネルギー密度（Ω_DE）および状態方程式（w）にどの程度の制約を課せるか？
• RQ4 ISW効果は、CMBパワースペクトル解析とは別個の手法でwの独立推定を可能にするか？
• RQ5 バイアスパラメータbの変動に対して、暗黒エネルギーの制約はどの程度頑健か？

主な発見

• ISW効果は、[5, 10]度の角度スケール範囲で3.7σ以上の有意水準で検出された。
• 相互相関信号は、系統誤差やフォアグラウンド汚染に対して頑健である。
• 2σ信頼水準で、暗黒エネルギー密度は 0.61 ≤ Ω_DE ≤ 0.85 に制約された。
• 2σ信頼水準で、状態方程式パラメータは w ≤ -0.81 に制約された。
• 暗黒エネルギーは5σ以上の有意水準で検出され、宇宙における存在が確認された。
• これは、CMBと大規模構造の相互相関に基づく、最初の暗黒エネルギー状態方程式（w）の推定である。