[论文解读] Galaxy–galaxy lensing with the DES-CMASS catalogue: measurement and constraints on the galaxy-matter cross-correlation

S. Lee, M. A. Troxel+91 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2022

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 94被引用 11

一句话总结

本文利用DES-Y1巡天中的DES-CMASS（DMASS）样本作为引力透镜，对星系-星系强引力透镜效应进行了高显著性测量，总信噪比达到25.7。通过联合拟合强引力透镜与星系聚类数据，测得星系-物质交叉相关系数rcc ≈ 1.06–1.09，表明DMASS提供的强引力透镜信号与DES区域中BOSS CMASS星系所预期的信号在统计上一致，验证了其作为联合DES-BOSS分析中宇宙学等效透镜样本的有效性。

ABSTRACT

The DMASS sample is a photometric sample from the DES Year 1 data set designed to replicate the properties of the CMASS sample from BOSS, in support of a joint analysis of DES and BOSS beyond the small overlapping area. In this paper, we present the measurement of galaxy–galaxy lensing using the DMASS sample as gravitational lenses in the DES Y1 imaging data. We test a number of potential systematics that can bias the galaxy–galaxy lensing signal, including those from shear estimation, photometric redshifts, and observing conditions. After careful systematic tests, we obtain a highly significant detection of the galaxy–galaxy lensing signal, with total S/N = 25.7. With the measured signal, we assess the feasibility of using DMASS as gravitational lenses equivalent to CMASS, by estimating the galaxy-matter cross-correlation coefficient rcc. By jointly fitting the galaxy–galaxy lensing measurement with the galaxy clustering measurement from CMASS, we obtain rcc = 1.09+−001211 for the scale cut of 4 h−1 Mpc and rcc = 1.06+−001312 for 12 h−1 Mpc in fixed cosmology. By adding the angular galaxy clustering of DMASS, we obtain rcc = 1.06 ± 0.10 for the scale cut of 4 h−1 Mpc and rcc = 1.03 ± 0.11 for 12 h−1 Mpc. The resulting values of rcc indicate that the lensing signal of DMASS is statistically consistent with the one that would have been measured if CMASS had populated the DES region within the given statistical uncertainty. The measurement of galaxy–galaxy lensing presented in this paper will serve as part of the data vector for the forthcoming cosmology analysis in preparation.

研究动机与目标

• 利用DES-Y1影像数据中的DES-CMASS（DMASS）样本作为引力透镜，测量星系-星系强引力透镜效应。
• 测试并缓解剪切估计、光谱红移、观测条件等可能对强引力透镜信号造成偏差的系统性影响。
• 通过量化星系-物质交叉相关系数rcc，评估DMASS作为CMASS在弱引力透镜分析中代理样本的可行性。
• 为即将开展的DES与BOSS联合宇宙学分析提供校准后的强引力透镜信号作为数据向量。

提出的方法

• 利用DES-Y1影像数据中前景星系周围的切向剪切测量星系-星系强引力透镜效应，并对系统性效应进行信号校准。
• 对剪切估计、光谱红移和观测条件进行系统性测试，以确保信号的可靠性。
• 通过联合拟合从BOSS CMASS样本获得的测量星系-星系强引力透镜信号与星系聚类数据，估算星系-物质交叉相关系数rcc。
• 通过在联合拟合中引入DMASS的角向星系聚类，进一步提高统计精度。
• 分析采用固定宇宙学模型，并在4h⁻¹ Mpc和12h⁻¹ Mpc处施加尺度截断，以评估不同尺度下rcc的值。
• 使用蒙特卡洛方法传播统计不确定性与协方差，并通过多次一致性检验验证结果。

实验结果

研究问题

• RQ1 利用DES-CMASS（DMASS）样本测量的星系-星系强引力透镜信号，是否在统计上与DES区域内BOSS CMASS星系所预期的信号一致？
• RQ2 考虑到DMASS样本为光谱测量且缺乏红移光谱观测，其在弱引力透镜分析中作为CMASS的代理样本在多大程度上是有效的？
• RQ3 当结合DMASS与CMASS的强引力透镜与星系聚类测量时，星系-物质交叉相关系数rcc的值是多少？其与理想值1相比如何？
• RQ4 剪切估计误差、光谱红移偏差和观测条件等系统性因素如何影响强引力透镜信号？这些影响能否被有效缓解？

主要发现

• 测得高度显著的星系-星系强引力透镜信号，总信噪比达25.7，证实了测量结果的稳健性。
• 在与CMASS星系聚类数据联合拟合时，4h⁻¹ Mpc尺度截断下测得rcc = 1.09⁺⁰.¹²₋₀.¹₁，12h⁻¹ Mpc尺度截断下测得rcc = 1.06⁺⁰.¹³₋₀.¹₂。
• 在联合拟合中引入DMASS的角向星系聚类后，4h⁻¹ Mpc处测得rcc = 1.06 ± 0.10，12h⁻¹ Mpc处测得rcc = 1.03 ± 0.11，两者均在1σ范围内与单位值一致。
• 结果表明，DMASS的强引力透镜信号在统计上与DES区域内CMASS星系所预期的信号一致，验证了DMASS作为宇宙学等效透镜样本的有效性。
• 本研究提供的校准强引力透镜信号可作为即将开展的DES与BOSS联合宇宙学分析中数据向量的合适输入。
• 系统性测试表明，在报告的不确定性范围内，剪切估计、光谱红移和观测条件对强引力透镜信号无显著偏差。