[论文解读] Cross-Correlation of CFHTLenS Galaxy Number Density and Planck CMB Lensing

Y. Omori, G. P. Holder|arXiv (Cornell University)|Feb 11, 2015

Cosmology and Gravitation Theories被引用 12

一句话总结

本研究将CFHTLenS巡天的星系数密度与普朗克2013年和2015年数据释放的CMB强引力透镜收敛图进行互相关，以测量线性星系偏置。利用普朗克2015年数据，发现偏置值一致且较低，约为b ≈ 0.82–0.83，显著性达5.6σ，表明这些星等范围内的光学选星系在大尺度上几乎是暗物质涨落的无偏迹线。

ABSTRACT

We measure the cross-power spectrum between galaxy density from Canada-France-Hawaii-Telescope Lensing Survey (CFHTLenS) catalogues and gravitational lensing convergence from Planck data release 1 (2013) and 2 (2015). We investigate three main galaxy samples: $18.0

研究动机与目标

• 通过将CFHTLenS的星系过密度与普朗克的CMB强引力透镜收敛图进行互相关，测量线性星系偏置。
• 将基于互相关（星系-CMB强引力透镜）的偏置估计值与使用相同数据的星系-星系自相关结果进行比较。
• 评估不同星等限制的星系样本以及普朗克数据发布版本（2013年与2015年）之间偏置测量的一致性与显著性。
• 评估互相关作为星系-暗物质聚类探测手段的稳健性，最大限度减少观测掩膜与选择效应带来的系统误差。
• 提供相对于CMB强引力透镜投影质量的、直接且无需模型假设的星系偏置测量。

提出的方法

• 将CFHTLenS（三个星等限制样本：i_AB < 22.0, 23.0, 24.0）的星系数密度与普朗克DR1（2013年）和DR2（2015年）的CMB强引力透镜收敛图进行互相关。
• 采用Limber近似计算星系过密度与CMB强引力透镜收敛图之间的互功率谱 $C_\text{kg}^\text{ell}$。
• 使用红移依赖的核函数 $W^g(\chi)$ 建模星系分布，包含 $dN/dz$ 项与放大率偏差校正。
• 在平坦 $\Lambda$CDM 宇宙学模型下，将观测到的互功率谱与理论预测进行拟合，以推断线性星系偏置 $b$。
• 使用 $\chi^2$ 最小化与显著性检验确定最佳拟合偏置值及其不确定性。
• 将结果与同一数据集的星系-星系自相关功率谱 $C_{gg}^\ell$ 进行比较，以验证偏置估计值。

实验结果

研究问题

• RQ1 当将CFHTLenS中星等限制的星系样本与普朗克CMB强引力透镜收敛图互相关时，其线性星系偏置是多少？
• RQ2 基于CMB强引力透镜互相关的偏置估计值与使用相同数据的星系-星系自相关结果相比如何？
• RQ3 在不同星等限制和普朗克数据发布版本之间，所测得的星系偏置的显著性与一致性如何？
• RQ4 这些星等范围内的光学选星系在大尺度上是否是暗物质涨落的无偏迹线？
• RQ5 普朗克2013年与2015年数据发布版本之间的系统性差异如何影响偏置测量？

主要发现

• 对于 $18.0 < i_{\rm AB} < 22.0$ 样本，基于普朗克2015年数据的最佳拟合线性星系偏置为 $b = 0.82^{+0.24}_{-0.23}$，显著性为3.5σ。
• 对于 $18.0 < i_{\rm AB} < 23.0$ 样本，最佳拟合偏置为 $b = 0.83^{+0.19}_{-0.18}$，显著性为4.5σ。
• 对于 $18.0 < i_{\rm AB} < 24.0$ 样本，最佳拟合偏置为 $b = 0.82^{+0.16}_{-0.14}$，显著性为5.6σ，概率超越值（PTE）为0.72。
• 普朗克2013年发布数据的偏置估计值显著更高：$b = 1.33^{+0.29}_{-0.28}$，$1.19^{+0.23}_{-0.23}$，以及 $1.16^{+0.19}_{-0.18}$，表明两个数据发布版本之间存在系统性差异。
• 星系-星系自相关得到的偏置值更高：$b = 1.15^{+0.02}_{-0.01}$，$1.08^{+0.01}_{-0.01}$，以及 $0.96^{+0.01}_{-0.01}$，其值介于2013年与2015年互相关结果之间。
• 与自相关相比，互相关方法能更直接、更少受系统误差影响地探测星系-暗物质聚类，其较低的偏置估计值与大尺度上近似无偏迹线的结论一致。