[论文解读] Dark Energy Survey Year 3 Results: Galaxy clustering and systematics treatment for lens galaxy samples

M. Rodríguez-Monroy, N. Weaverdyck+103 more|arXiv (Cornell University)|May 28, 2021

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 62被引用 5

一句话总结

本文基于暗能量巡天第三年（DES Y3）的4143平方度数据，利用两个透镜星系样本（MagLim 和 redMaGiC）进行了星系聚类测量，并通过稳健的系统误差抑制方法，证明去污染方法可将宇宙学参数中的虚假聚类偏差控制在0.5σ以内。若未校正，该偏差可能高达7σ，因此本工作使精确的3×2pt宇宙学约束成为可能。

ABSTRACT

In this work we present the galaxy clustering measurements of the two DES lens galaxy samples: a magnitude-limited sample optimized for the measurement of cosmological parameters, MagLim, and a sample of luminous red galaxies selected with the redMaGiC algorithm. MagLim / redMaGiC sample contains over 10 million / 2.5 million galaxies and is divided into six / five photometric redshift bins spanning the range $z\in[0.20,1.05]$ / $z\in[0.15,0.90]$. Both samples cover 4143 deg$^2$ over which we perform our analysis blind, measuring the angular correlation function with a S/N $\sim 63$ for both samples. In a companion paper (DES Collaboration et al. 2021)), these measurements of galaxy clustering are combined with the correlation functions of cosmic shear and galaxy-galaxy lensing of each sample to place cosmological constraints with a 3$ imes$2pt analysis. We conduct a thorough study of the mitigation of systematic effects caused by the spatially varying survey properties and we correct the measurements to remove artificial clustering signals. We employ several decontamination methods with different configurations to ensure the robustness of our corrections and to determine the systematic uncertainty that needs to be considered for the final cosmology analyses. We validate our fiducial methodology using log-normal mocks, showing that our decontamination procedure induces biases no greater than $0.5σ$ in the $(Ω_m, b)$ plane, where $b$ is galaxy bias. We demonstrate that failure to remove the artificial clustering would introduce strong biases up to $\sim 7 σ$ in $Ω_m$ and of more than $4 σ$ in galaxy bias.

研究动机与目标

• 在4143平方度范围内，对DES Y3的两个透镜星系样本（MagLim 和 redMaGiC）进行高信噪比（约63）的星系聚类测量。
• 缓解由空间变化的巡天特性引起的系统误差，这些误差会在角相关函数中引入虚假聚类。
• 使用对数正态模拟验证去污染方法，确保在(Ωₘ, b)平面中偏差低于0.5σ。
• 通过将聚类测量与宇宙弱透镜和星系-星系引力透镜结合，实现3×2pt分析，从而获得精确的宇宙学约束。
• 建立一种稳健且经过验证的系统误差校正方法，适用于未来如DES Y6等弱引力透镜巡天。

提出的方法

• 在光度红移区间 z ∈ [0.20,1.05]（MagLim，1000万星系）和 z ∈ [0.15,0.90]（redMaGiC，250万星系）内，测量两个样本的角两阶相关函数（w(θ)）。
• 应用多种去污染方法——利用巡天特性图（如深度、视宁度、PSF）和互相关技术——以校正由空间变化的选星函数引起的虚假聚类。
• 使用对数正态模拟验证去污染流程，测试不同配置下Ωₘ和星系偏置（b）的偏差。
• 实施盲分析以避免确认偏差，通过去污染方法的集合测试量化系统误差不确定性。
• 将校正后的聚类测量结果整合进3×2pt分析流程，与宇宙弱透镜和星系-星系引力透镜数据结合，进行宇宙学推断。
• 通过多层级验证评估稳健性，包括内部一致性检验以及对过度校正或地图质量的敏感性分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 空间变化的巡天特性如何在星系聚类测量中引入虚假聚类？
• RQ2 在DES Y3中，若未校正系统误差，对宇宙学参数估计会产生何种影响？
• RQ3 多种去污染方法是否能一致地将虚假聚类降低至可接受水平（即Ωₘ和b的偏差低于0.5σ）？
• RQ4 使用对数正态模拟验证时，基准去污染方法的稳健性如何？
• RQ5 基于这些聚类测量，在最终的3×2pt宇宙学分析中必须考虑何种系统误差不确定性？

主要发现

• 星系聚类测量在MagLim和redMaGiC样本中均实现了约63的信噪比。
• 若未校正系统误差，Ωₘ的偏差可能高达∼7σ，星系偏置（b）的偏差则超过4σ。
• 使用对数正态模拟验证时，去污染流程可将偏差控制在(Ωₘ, b)平面的0.5σ以内。
• 多种去污染配置产生一致结果，证实了基准方法的稳健性与可靠性。
• 校正后的聚类测量结果已针对与宇宙弱透镜和星系-星系引力透镜在3×2pt分析中的组合进行了优化。
• 该方法为未来的DES Y6分析奠定了基础，计划将系统误差校正更早地集成到处理流程中，并使用扩展的Balrog模拟。