[论文解读] GaBoDS: The Garching-Bonn Deep Survey: VI. Cosmic shear analysis

M. Hetterscheidt, P. Šimon+5 more|ArXiv.org|Jun 23, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 87被引用 49

一句话总结

本文对GaBoDS巡天的15平方度高质量R波段成像数据进行了宇宙剪切分析，利用孔径质量弥散和剪切相关函数约束宇宙学参数。结果报告在固定Ωₘ = 0.30时σ₈ = 0.80 ± 0.10，与当前宇宙学模型一致，并通过弱引力透镜技术实现了对大尺度结构的稳健测量。

ABSTRACT

Aims. We present a cosmic shear analysis and data validation of 15 square degree high-quality R-band data of the Garching-Bonn Deep Survey obtained with the Wide Field Imager of the MPG/ESO 2.2m telescope. Methods. We measure the two-point shear correlation functions to calculate the aperture mass dispersion. Both statistics are used to perform the data quality control. Combining the cosmic shear signal with a photometric redshift distribution of a galaxy sub-sample obtained from two square degree of UBVRI-band observations of the Deep Public Survey we determine constraints for the matter density Omega_m, the mass power spectrum normalisation sigma_8 and the dark energy density Omega_Lambda in the magnitude interval R in [21.5,24.5]. In this magnitude interval the effective number density of source galaxies is n=12.5/sq. arcmin, and their mean redshift is z_m=0.78. To estimate the posterior likelihood we employ the Monte Carlo Markov Chain method. Results. Using the aperture mass dispersion we obtain for the mass power spectrum normalisation sigma_8=0.80 +- 0.10 (1 sigma statistical error) at a fixed matter density Omega_m=0.30 assuming a flat universe with negligible baryon content and marginalising over the Hubble parameter and the uncertainties in the fitted redshift distribution.

研究动机与目标

• 对GaBoDS巡天的15 deg²深度R波段成像数据进行宇宙剪切分析，以探测大尺度结构。
• 利用剪切相关函数和孔径质量统计的E/B模分解验证数据质量。
• 利用子样本的UBVRI数据得到的光度红移，约束宇宙学参数Ωₘ、σ₈和ΩΛ。
• 测试系统效应，包括PSF各向异性的校正和红移分布不确定性的误差。
• 通过合成光线追踪模拟，为弱引力透镜流水线的校准做出贡献。

提出的方法

• 测量两点剪切相关函数和孔径质量弥散（M_ap），以量化宇宙剪切信号。
• 采用M_ap统计的E-和B模分解，检测系统效应并验证不存在人为的B模信号。
• 将剪切测量与2 deg² UBVRI数据得到的光度红移结合，估算源星系的红移分布。
• 采用马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法计算宇宙学参数的后验似然。
• 执行四项系统效应测试，包括星系-星体椭率交叉相关性，以量化PSF校正残差。
• 利用N体光线追踪模拟生成的3 deg²合成图像验证剪切测量流水线。

实验结果

研究问题

• RQ1 GaBoDS巡天中宇宙剪切信号的幅度是多少，与理论预期相比如何？
• RQ2 PSF各向异性等系统效应以及红移分布误差在多大程度上影响宇宙学约束？
• RQ3 剪切测量流水线能否在不引入虚假B模的情况下可靠地恢复真实的宇宙剪切信号？
• RQ4 σ₈和Ωₘ的约束结果与其他弱引力透镜和星系团测量结果相比如何？
• RQ5 对哈勃参数和红移分布不确定性的边缘化处理对最终宇宙学约束有何影响？

主要发现

• 孔径质量弥散方法在固定Ωₘ = 0.30时给出σ₈ = 0.80 ± 0.10的约束，具有1σ统计误差。
• 剪切相关函数和E/B模分解证实了无显著系统效应，验证了流水线的可靠性。
• 在R ∈ [21.5, 24.5]星等范围内，有效源星系数密度为n = 12.5 arcmin⁻²，平均红移为z̄ = 0.78。
• 当固定Ωₘ = 0.30时，结果与WMAP三年结果一致，尽管在相同假设下WMAP的值会更高。
• 该测量与其他宇宙剪切和星系团测量的σ₈结果高度一致，支持ΛCDM型宇宙学模型。
• 本研究展示了在STEP项目指导和合成数据验证基础上经过迭代改进后，剪切流水线的稳健性。