[论文解读] The Weak Lensing Signal and the Clustering of BOSS Galaxies: Cosmological Constraints

Surhud More, Hironao Miyatake+5 more|arXiv (Cornell University)|Jul 7, 2014

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 2

一句话总结

本研究结合了SDSS-III BOSS和CFHTLenS的星系聚类、丰度和弱引力透镜信号，在红移z ≈ 0.53的平坦ΛCDM模型下约束了宇宙学参数。利用晕模型框架，打破了星系偏置与宇宙学之间的参数混淆，得到Ωₘ = 0.310⁺⁰.⁰¹⁹₋₀.⁰²⁰和σ₈ = 0.785⁺⁰.⁰⁴⁴₋⁰.⁰⁴⁴（68%置信水平），这是该红移下首次实现此类分析。

ABSTRACT

We perform a joint analysis of the abundance, the clustering and the galaxy-galaxy lensing signal of galaxies measured from Data Release 11 of the Sloan Digital Sky Survey III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (SDSS III-BOSS) in our companion paper, Miyatake et al. (2014). The lensing signal was obtained by using the shape catalog of background galaxies from the Canada France Hawaii Telescope Legacy Survey, which was made publicly available by the CFHTLenS collaboration, with an area overlap of about 105 deg$^2$. We analyse the data in the framework of the halo model in order to fit halo occupation parameters and cosmological parameters ($\Omega_{ m m}$ and $\sigma_8$) to these observables simultaneously, and thus break the degeneracy between galaxy bias and cosmology. Adopting a flat $\Lambda$CDM cosmology with priors on $\Omega_b h^2$, $n_{ m s}$ and $h$ from the analysis of WMAP 9-year data, we obtain constraints on the stellar mass-halo mass relation of galaxies in our sample. Marginalizing over the halo occupation distribution parameters and a number of other nuisance parameters in our model, we obtain $\Omega_{ m m}=0.310^{+0.019}_{-0.020}$ and $\sigma_8=0.785^{+0.044}_{-0.044}$ (68% confidence). We demonstrate the robustness of our results with respect to sample selection and a variety of systematics such as the halo off-centering effect and possible incompleteness in our sample. Our constraints are consistent, complementary and competitive with those obtained using other independent probes of these cosmological parameters. The cosmological analysis is the first of its kind to be performed at a redshift as high as $0.53$.

研究动机与目标

• 通过联合分析聚类、丰度和弱引力透镜信号，打破星系偏置与宇宙学参数之间的混淆。
• 利用晕模型框架约束BOSS星系的恒星质量-晕质量关系。
• 在红移z = 0.53这一此前此类方法约束较弱的区域，获得Ωₘ和σ₈的稳健宇宙学约束。
• 检验结果对系统误差（如晕中心偏移和样本不完整性）的鲁棒性。
• 在晕模型框架下，通过多探针方法提供一种互补且具有竞争力的宇宙学参数探测手段。

提出的方法

• 结合三种观测量：来自SDSS-III BOSS和CFHTLenS的星系聚类、丰度和星系-星系弱引力透镜信号。
• 采用晕模型框架描述星系和暗物质在晕内的分布。
• 同时拟合晕占有分布（HOD）参数和宇宙学参数（Ωₘ, σ₈），以打破参数混淆。
• 对Ω_b h²、n_s和h施加来自WMAP 9年数据的先验，以稳定宇宙学约束。
• 利用CFHTLenS在105 deg²区域的背景星系形状星表测量弱引力透镜信号。
• 进行广泛的系统误差检验，包括晕中心偏移和样本不完整性，以验证结果的可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 联合分析聚类、丰度和弱引力透镜能否打破星系偏置与宇宙学参数之间的混淆？
• RQ2 在z ≈ 0.53时，结合这三种探针，Ωₘ和σ₈的宇宙学约束结果如何？
• RQ3 结果对系统误差（如晕中心偏移和样本不完整性）的鲁棒性如何？
• RQ4 BOSS样本中星系的恒星质量-晕质量关系的推断结果是什么？
• RQ5 所得到的约束与其它独立宇宙学探针的结果相比如何？

主要发现

• 联合分析得到Ωₘ = 0.310⁺⁰.⁰¹⁹₋₀.⁰²⁰和σ₈ = 0.785⁺⁰.⁰⁴⁴₋⁰.⁰⁴⁴（68%置信水平），不确定性已对HOD和额外参数进行边缘化。
• 结果对样本选择和关键系统误差（包括晕中心偏移和潜在样本不完整性）具有鲁棒性。
• 这是首次在z ≈ 0.53这一高红移下采用此类多探针方法进行宇宙学分析。
• 对Ωₘ和σ₈的约束与其它独立宇宙学探针结果一致，且具有互补性和竞争力。
• 本研究为BOSS样本中星系的恒星质量与晕质量关系提供了良好约束。
• 晕模型框架成功调和了三种观测量，使得在中等红移实现精确宇宙学推断成为可能。