すばるHSCによる弱重力レンズ効果測定の高次統計量を用いた精密宇宙論

使用 Subaru HSC 弱引力透镜测量的高阶统计数据进行精确宇宙学

基本信息

批准号：
22KJ1079
负责人：
谷口貴紀
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

弱重力レンズ効果の観測データは天球座標系で与えられるが、天球上の十分に小さい領域に注目する限りは、2次元平面上のデータとみなすことができる（平面近似）。平面近似を適用すると天球上の計算と比べて統計量の計算コストが少なくなり、また、計算式も簡素化できるため、本研究課題においても平面近似を採用する予定である。一方、平面近似によって測定量の値が真の値からずれてしまう恐れがあるため、平面近似の適用範囲については注意する必要がある。そこで本研究課題の初年度では、弱重力レンズ効果の平面近似について、統計量（パワースペクトル）レベルでの精度の検証を行った。結果として、平面近似がパワースペクトルに与える影響を、平面近似を適用する領域の面積に応じて定量的に評価することができた。例えば、900平方度の正方形領域に平面近似を適用した際、平面近似がパワースペクトルに与える影響は1%以下であることが確認できた。また、これまでの銀河の弱重力レンズ効果測定ではよく知られていなかった、任意の領域における平面近似の手法についての検証と実装を行った。天球上の極周辺や赤緯0度の領域周辺を除いた領域においては天球上の座標軸と平面場の座標軸の差異が重要になるため、単純な平面近似の式を適用するのみでは正しい統計量が得られないことを定量的に示した。その上で、座標軸の補正を考慮して平面近似を行う手法を実装し、赤緯の大きい領域でも適切に平面近似が行えることを確認した。本研究の成果は、すばるHSCによる3年度の弱重力レンズ効果の宇宙論解析においても手法の妥当性の裏付けとして用いられた。

弱引力透镜效应的观测数据是在天球坐标系中给出的，但只要我们关注天球上足够小的区域，就可以将其视为二维平面上的数据（平面近似）。我们计划在本研究项目中使用平面近似，因为与天球上的计算相比，应用平面近似可以降低统计计算的成本，并且还可以简化计算公式。另一方面，由于平面近似导致测量值可能偏离真实值，因此必须注意平面近似的应用范围。因此，在这个研究项目的第一年，我们在统计（功率谱）层面验证了弱引力透镜效应平面近似的准确性。结果，我们能够根据应用平面近似的区域的面积来定量评估平面近似对功率谱的影响。例如，当对900平方度的正方形区域应用平面近似时，证实平面近似对功率谱的影响小于1%。此外，我们验证并实现了一种在任意区域进行平面逼近的方法，这在之前对星系弱引力透镜效应的测量中并不为人所知。由于天球上的坐标轴与平面场的坐标轴之间的差异在天球上极点周围和赤纬0度区域周围以外的区域很重要，因此无法获得通过简单地应用简单的平面近似公式来正确统计，定量表明这是无法获得的。在此基础上，我们实现了考虑坐标轴校正的平面近似方法，并确认即使在偏角较大的区域也可以适当地进行平面近似。这项研究的结果也被用于支持Subaru HSC第三年弱引力透镜宇宙学分析中该方法的有效性。