[论文解读] Cosmic variance of weak lensing surveys in the non-linear regime

E. Semboloni, Ludovic Van Waerbeke+5 more|arXiv (Cornell University)|Jun 27, 2006

Astronomy and Astrophysical Research被引用 3

一句话总结

本文使用冷暗物质模型中的光线追踪模拟，量化了弱引力透镜巡天中的非高斯宇宙方差，表明当源红移 z_s ~ 0.5 时，宇宙方差可比高斯估计高出多达30倍；当 z_s ~ 1 时，可高出多达10倍。该研究推导出红移相关的校准因子，并确定了非高斯效应可忽略的过渡尺度。

ABSTRACT

The results from weak gravitational lensing analyses are subject to a cosmic variance error term that has previously been estimated assuming Gaussian statistics. In this letter we address the issue of estimating cosmic variance errors for weak lensing surveys in the non-linear regime. Using standard cold dark matter model ray-tracing simulations for different survey redshifts z_s, we determine the variance of the two-point shear correlation function measured across 64 independent lines of sight. We compare the measured variance to the variance expected from a random Gaussian field and derive a redshift-dependent non-Gaussian calibration relation. We find that the ratio can be as high as ~30 for a survey with source redshift z_s ~ 0.5 and ~10 for z_s ~ 1. The transition scale theta_c above which the ratio is consistent with unity, is found to be theta_c ~ 20 arcmin for z_s ~ 0.5 and theta_c ~ 10 arcmin for z_s ~ 1. We provide fitting formula to our results permitting the estimation of non-Gaussian cosmic variance errors for any weak lensing analysis, and discuss the impact on current and future surveys. A more extensive set of simulations will however be required to investigate the dependence of our results on cosmology.

研究动机与目标

• 在非线性区域超越高斯近似，量化弱引力透镜巡天中的宇宙方差。
• 评估物质功率谱中的非高斯性对剪切相关函数方差的影响。
• 推导非高斯与高斯宇宙方差估计之间的红移相关校准关系。
• 提供一个拟合公式，用于估算当前及未来弱引力透镜巡天中的非高斯宇宙方差。
• 确定非高斯效应对方差影响可忽略的角尺度。

提出的方法

• 使用标准冷暗物质模型进行光线追踪模拟，生成64条独立的视线。
• 在这些视线中测量两点剪切相关函数，以估算非线性区域的方差。
• 将测得的方差与随机高斯场预期的方差进行比较，以量化非高斯偏差。
• 作为测得的非高斯方差与高斯方差之比，推导出红移相关的校准因子。
• 确定过渡角尺度 θ_c，超过该尺度后，非高斯与高斯方差之比趋于一致。
• 基于模拟结果提出一个拟合公式，用于估算任意巡天参数下的非高斯宇宙方差。

实验结果

研究问题

• RQ1 物质分布中的非高斯性如何影响非线性区域中弱引力透镜巡天的宇宙方差？
• RQ2 对于不同源红移 z_s，非高斯校正对宇宙方差的影响程度如何？
• RQ3 非高斯宇宙方差比过渡到1的角尺度是多少？
• RQ4 过渡尺度 θ_c 如何随源红移 z_s 变化？
• RQ5 能否推导出一个可靠的拟合公式，用于估算弱引力透镜分析中的非高斯宇宙方差？

主要发现

• 当源红移 z_s ~ 0.5 时，非高斯与高斯宇宙方差之比可高达约30。
• 当源红移 z_s ~ 1 时，非高斯与高斯宇宙方差之比可高达约10。
• 在 z_s ~ 0.5 时，非高斯方差比趋于一致的过渡角尺度 θ_c 约为20角分。
• 在 z_s ~ 1 时，过渡角尺度 θ_c 约为10角分。
• 本研究提供了用于估算任意弱引力透镜巡天配置中非高斯宇宙方差的拟合公式。
• 结果表明，忽略非高斯效应可能导致高红移或高灵敏度巡天中宇宙方差的显著低估。