[论文解读] SPT Clusters with DES and HST Weak Lensing. II. Cosmological Constraints from the Abundance of Massive Halos

S. Bocquet, S. Grandis+194 more|arXiv (Cornell University)|Jan 4, 2024

Astronomy and Astrophysical Research被引用 7

一句话总结

本论文从 SZ 选取的 SPT 星团的丰度出发推导宇宙学约束，利用 DES 和 HST 的弱透镜标定，给出关于 Omega_m、sigma8、S8、中微子质量和 w 的严格界限。

ABSTRACT

We present cosmological constraints from the abundance of galaxy clusters selected via the thermal Sunyaev-Zel'dovich (SZ) effect in South Pole Telescope (SPT) data with a simultaneous mass calibration using weak gravitational lensing data from the Dark Energy Survey (DES) and the Hubble Space Telescope (HST). The cluster sample is constructed from the combined SPT-SZ, SPTpol ECS, and SPTpol 500d surveys, and comprises 1,005 confirmed clusters in the redshift range $0.25-1.78$ over a total sky area of 5,200 deg$^2$. We use DES Year 3 weak-lensing data for 688 clusters with redshifts $z<0.95$ and HST weak-lensing data for 39 clusters with $0.6

研究动机与目标

• 通过使用 DES Y3 和 HST 的弱透镜质量测量来标定 SZ 可观测量与质量的关系，以实现稳健的星团宇宙学。
• 在平坦的 LCDM 框架下对宇宙学参数进行推断，并对总质量的中微子进行边际化。
• 评估来自星团的参数是否与 Planck CMB 结果一致，并通过改变方程状态 w 来探索扩展。
• 提供关于中微子质量总和和结构增长（sigma8）在不同红移区间的演化的约束，以在测试增长与 LCDM 预测的一致性。

提出的方法

• 使用来自 SPT-SZ、SPTpol ECS 和 SPTpol 500d 的 1,005 个 SZ 探测星团的联合目录，覆盖 5200 deg^2。
• 利用 DES 第三年弱透镜数据对 688 个星团（z<0.95）和针对性 HST 透镜观测对 39 个星团（0.6<z<1.7）进行质量标定。
• 通过弱透镜质量来经验性约束 SZ–质量关系，而不是假设水合平衡。
• 采用空间平坦的 LCDM 宇宙学，与对大质量中微子总和的边际化；报告优化组合 S8^opt = sigma8*(Omega_m/0.3)^0.25。
• 在揭盲结果之前进行盲化和鲁棒性测试。
• 从星团丰度中推断宇宙学参数并与 Planck CMB 数据进行交叉检查。

实验结果

研究问题

• RQ1 在质量通过弱透镜标定的情况下，SZ 选取星团的丰度能约束哪些宇宙学参数？
• RQ2 来自星团的对 S8 及相关组合的约束与 Planck CMB 结果相比如何？
• RQ3 与 Planck 数据结合时，对中微子质量总和有何影响？
• RQ4 在星团分析中允许 w 取值不同于 -1 的情况是否会改变，当与 Planck 数据结合时又如何？

主要发现

• Omega_m = 0.286 ± 0.032.
• sigma8 = 0.817 ± 0.026.
• sigma8*(Omega_m/0.3)^0.25 = 0.805 ± 0.016.
• S8 = 0.795 ± 0.029.
• Planck CMB comparison differs by 1.1 sigma with Planck 2018 results for S8/LCDM.
• 95% upper limit on sum m_nu < 0.18 eV (when combined with Planck).
• Allowing w to vary yields w = -1.45 ± 0.31 from cluster data alone; with Planck, w = -1.34^{+0.22}_{-0.15} (2.2 sigma away from -1).
• Constraints across five redshift bins (0.25–1.8) for sigma8 are consistent with LCDM growth from Planck.