[论文解读] Limits on primordial non-Gaussianities from BOSS galaxy-clustering data

Guido D’Amico, Matthew Lewandowski+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 27, 2022

Astronomy and Astrophysical Research被引用 61

一句话总结

本文用一环 EFTofLSS 分析 BOSS DR12星系聚类，以约束 f_NL 在等角、正交和局部形状下；未发现原初非高斯性证据，给出具有竞争力的界限。

ABSTRACT

We analyze the power spectrum and the bispectrum of BOSS galaxy-clustering data using the prediction from the Effective Field Theory of Large-Scale Structure at one-loop order for $ extit{both}$ the power spectrum $ extit{and}$ the bispectrum. With $Λ$CDM parameters fixed to Planck preferred values, we set limits on three templates of non-Gaussianities predicted by many inflationary models: the equilateral, the orthogonal, and the local shapes. After validating our analysis against simulations, we find $f_{ m NL}^{ m equil.}= 207 \pm 292\, , f_{ m NL}^{ m orth.}= -68 \pm 73\, , f_{ m NL}^{ m loc.}= 52 \pm 34$, at $68\%$ confidence level. These bispectrum-based constraints from Large-Scale Structure, not far from the ones of WMAP, suggest promising results from upcoming surveys.

研究动机与目标

• 在大尺度结构数据中推动对原初非高斯性的搜索。
• 在一环内将 EFTofLSS 框架应用于幂谱和三点相关函数，并考虑非高斯初始条件。
• 通过与模拟进行标定，并推导三种标准形状的 f_NL 约束。
• 量化理论和观测不确定性，并与 CMB 结果进行比较。

提出的方法

• 使用 EFTofLSS 在一环内对幂谱与三点相关函数建模星系聚类。
• 通过 f_NL 及领先的 B_phi_p 形状引入非高斯初始条件。
• 在红移空间中使用带有扰动偏差展开的有偏追踪量。
• 将理论与 survey 窗函数卷积，并从模拟（Patchy、Nseries）估计协方差。
• 使用 MontePython 和 PyBird，在 Planck 固定的 LCDM 参数下进行似然分析。
• 计算并将约束与模拟进行比较，以评估理论误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 来自 BOSS DR12 的一环 EFTofLSS 对等角、正交和局部形状的原初非高斯性 f_NL 的约束是多少？
• RQ2 在给定 Planck LCDM 参数的情况下，BOSS DR12 的幂谱和三点相关函数观测是否显示原初非高斯性的证据？
• RQ3 基于模拟的标定和理论误差如何影响 f_NL 界限的稳健性？
• RQ4 一环 bispectrum 分析与树级预测相比，在收紧 f_NL 约束方面有何差异？

主要发现

• 从 BOSS 数据中未发现任一形状的原初非高斯性显著证据。
• 68% CL 约束：f_NL^equil = 245 ± 293，f_NL^orth = -60 ± 72，f_NL^loc = 7 ± 31。
• 与 WMAP/Planck 比较，BOSS 界限具有竞争力，其中正交约束部分超越 WMAP，在某些情况下接近 Planck。
• 纳入一环 bispectrum 将等角和正交约束相对于树级分析提升了约 1.5–1.9 倍。
• 该分析在 84 个 N-series 高斯模 mocks 上进行了验证，并显示在他们的建模下理论误差次于统计误差。
• 预测显示，未来的 surveys（如 DESI）可能进一步将这些界限收紧显著倍数。