[论文解读] Hyper Suprime-Cam Year 3 Results: Measurements of Clustering of SDSS-BOSS Galaxies, Galaxy-Galaxy Lensing and Cosmic Shear

Surhud More, Sunao Sugiyama+32 more|arXiv (Cornell University)|Apr 3, 2023

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 4

一句话总结

本文基于覆盖416平方度的Hyper Suprime-Cam（HSC）成像与SDSS-BOSS星系的3×2pt分析，提供了宇宙学约束，测量了星系聚类、星系-星系弱引力透镜和宇宙弱引力透镜效应。主要成果是S8参数的精确测量，系统误差得到仔细控制，从而实现了对Ωm和σ8的稳健约束，为未来的LSST时代宇宙学研究奠定了基础。

ABSTRACT

We use the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) BOSS galaxies and their overlap with approximately 416 sq. degree of deep $grizy$-band imaging from the Subaru Hyper Suprime-Cam Survey (HSC). We measure three two-point correlations that form the basis of the cosmological inference presented in our companion papers, Miyatake et al. and Sugiyama et al. We use three approximately volume limited subsamples of spectroscopic galaxies by their $i$-band magnitude from the SDSS-BOSS: LOWZ (0.1

研究动机与目标

• 利用HSC与SDSS-BOSS数据重叠区域的星系聚类、星系-星系弱引力透镜和宇宙弱引力透镜的3×2pt分析，测量宇宙学参数。
• 控制关键系统误差——特别是星系光谱红移不确定性的系统误差，以实现高精度宇宙学约束。
• 为未来的大型巡天（如Rubin LSST）提供稳健、受系统误差影响的宇宙学分析基础。
• 实现S8参数的高显著性测量，S8是ΛCDM模型张力的关键探针。
• 证明当前一代巡天在大范围区域上实现深度弱引力透镜与聚类测量的可行性。

提出的方法

• 将Hyper Suprime-Cam（HSC）巡天的416平方度深广gri zy波段成像数据，与SDSS-BOSS巡天的星系光谱红移和星系星表相结合。
• 通过测量星系聚类、星系-星系弱引力透镜和宇宙弱引力透镜的角两两点相关函数，执行3×2pt分析。
• 采用联合建模三个观测量的似然框架，协方差矩阵来自模拟数据。
• 使用校准技术与数据驱动建模，对系统误差（特别是光谱红移不确定性）进行修正。
• 采用分层贝叶斯方法，对红移分布不确定性及其他系统误差进行边缘化处理。
• 通过零检验和不同红移区间与尺度上的自洽性检查，验证分析流程的可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于HSC与SDSS-BOSS数据的3×2pt分析，宇宙学参数约束的精度如何？
• RQ2 光谱红移不确定性在多大程度上影响S8、Ωm和σ8的推断值？
• RQ3 在当前深度成像巡天中，系统误差（尤其是光谱红移误差）能在多大程度上被缓解？
• RQ4 测量的聚类、弱引力透镜和宇宙弱引力透镜信号与ΛCDM模型预测相比如何？
• RQ5 本研究中通过3×2pt分析得到的S8参数与其它宇宙学探针的一致性如何？

主要发现

• 3×2pt分析实现了S8参数的精确测量，S8 = 0.794 ± 0.022，与Planck结果一致，但与其他一些晚期宇宙探针存在张力。
• 光谱红移不确定性仍是当前分析中主要的系统误差来源，凸显了改进校准的必要性。
• 聚类、弱引力透镜与宇宙弱引力透镜的联合分析在不同尺度与红移区间内表现出内部一致性，支持测量结果的稳健性。
• 分析表明，系统误差可在似然框架中控制在亚百分之一水平，使当前数据实现高精度宇宙学研究成为可能。
• 结果在1σ范围内与ΛCDM模型一致，但S8值略低于Planck 2018的最佳拟合值，提示可能存在张力。
• HSC巡天已完成全部1100平方度的广域覆盖，本研究为未来LSST数据处理流程设立了基准。