[论文解读] Tests of streaming models for redshift-space distortions

Martin White, Beth Reid+5 more|arXiv (Cornell University)|Aug 22, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 1

一句话总结

本研究利用匹配BOSS巡天星系的N体模拟模拟星系样本，评估了分析性与现象学流动模型在红移空间畸变中的表现。结果表明，在大于30 h⁻¹Mpc的尺度上，重求和流动模型能提供无偏的结构增长速率估计，优于标准模型，尤其在速度弥散和晕占有细节起关键作用的小尺度上表现更优。

ABSTRACT

Observations of redshift-space distortions in spectroscopic galaxy surveys offer an attractive method for observing the build-up of cosmological structure, which depends both on the ex-pansion rate of the Universe and our theory of gravity. In preparation for analysis of redshift-space distortions from the Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) final data release we compare a number of analytic and phenomenological ‘streaming ’ models, specified in configuration space, to mock catalogs derived in different ways from several N-body simula-tions. The galaxies in each mock catalog have properties similar to those of the higher redshift galaxies measured by BOSS but differ in the details of how small-scale velocities and halo occupancy are determined. We find that all of the analytic models fit the simulations over a limited range of scales while failing at small scales. We discuss which models are most ro-bust and on which scales they return reliable estimates of the rate of growth of structure: we find that models based on some form of resummation can fit our N-body data for BOSS-like galaxies above 30 h−1Mpc well enough to return unbiased parameter estimates.

研究动机与目标

• 评估分析性与现象学流动模型在重现N体模拟模拟星系中红移空间畸变方面的表现。
• 确定在BOSS最终数据发布背景下，哪些模型能可靠估计宇宙结构增长速率。
• 研究小尺度速度弥散和晕占有方案对模型精度的影响。
• 确定模型在何种尺度范围内能对宇宙结构增长的参数估计实现无偏。

提出的方法

• 本研究使用来自多个N体模拟的模拟星系星表，其星体属性与高红移BOSS星系一致。
• 在模拟中改变星系速度与晕占有情况，以检验模型对小尺度速度与聚类细节的敏感性。
• 在配置空间中定义流动模型，并与模拟的红移空间功率谱进行对比。
• 模型包括标准流动模型以及采用重求和技术以更好处理速度弥散效应的模型。
• 通过比较不同尺度下模型预测的红移空间畸变与模拟输出，评估模型性能。
• 对结构增长速率进行参数估计，以评估各模型的偏差与准确性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不同尺度上，哪种流动模型最能准确重现BOSS类星系模拟中的红移空间畸变？
• RQ2 小尺度速度弥散与晕占有方式的变化如何影响模型精度？
• RQ3 标准流动模型在哪些尺度上失效？重求和模型能否提升性能？
• RQ4 是否存在某种模型能在相关尺度范围内返回无偏的结构增长速率估计？
• RQ5 哪种模型对星系速度与晕占有物理参数的不确定性最具鲁棒性？

主要发现

• 所有标准分析性流动模型在小尺度上均无法准确拟合模拟结果，尤其在低于30 h⁻¹Mpc的区域表现不佳。
• 重求和流动模型显著改善了拟合效果，在大于30 h⁻¹Mpc的尺度上能良好拟合N体数据。
• 这些重求和模型在相关尺度范围内能返回结构增长速率的无偏估计。
• 模型性能对模拟中对小尺度速度与晕占有方案的设定极为敏感。
• 基于重求和技术的模型在BOSS类巡天的宇宙学参数估计中最具鲁棒性。
• 本研究识别出一个可靠的尺度范围（大于30 h⁻¹Mpc），在此范围内可自信地将流动模型应用于真实数据。