Carlos Contreras Velásquez: Tasa de Formacion de Grandes Estructuras hasta redshift z=0.8 en el Survey de Galaxias WiggleZ

jueves, 19 de diciembre de 2013

Carlos Contreras Velásquez es actualmente postdoc en Aarhus University, Dinamarca. Previamente obtuvo su grado de Licenciado en Astronomía en la Pontificia Universidad Católica y su Doctorado en Swinburne University en Melbourne, Australia. Sus intereses se centran en Cosmología, Estructuras de Gran Escala y Supernovas. Puedes contactarlo en carlos dot astro at gmail dot com


La evolucion de la distribución de las galaxias en el Universo proporciona información sobre sus condiciones iniciales y los procesos físicos que han moldeado su forma actual. La formación de grandes estructuras (cúmulos y super cumulos) está finamente sintonizada por los efectos de la Gravedad (colapso) y la Energía Oscura (expansión). En este contexto, conocer la tasa de formación de grandes estructuras agrega condiciones adicionales que una teoria gravitatoria debe cumplir, ya que no sólo debe dar cuenta de la expansión acelerada sino también de la formación de estructura en el tiempo. Además la naturaleza de la Energia Oscura esta íntimamente ligada al resultado de este test, ya que un cambio en la teoría gravitatoria llevaría a una re-evaluación de la naturaleza de la energía oscura, incluso de su mera existencia.

El primer paso de un experimento tal es obtener un catálogo de redshifts de galaxias de volumen cosmológico que permita hacer mediciones estadísticas de su distribución espacial a gran escala. Nuestro catálogo, el WiggleZ survey, fue el primero en mapear galaxias azules hasta redshift 1.1 en un volumen cosmológico. Luego trasforma los redshifts en distancias usando el modelo cosmológico a testear.


Fig 1: Izquierda: La correlación de 2 puntos de las galaxias WiggleZ ξ(σ,π) a redshift z=0.6. Derecha: Valores para la tasa de crecimiento como función de redshift; puntos rojos corresponden a resultados de este trabajo, los puntos verdes provienen de un análisis independiente de los mismos datos usando el espectro de potencia de la distribución de galaxias y pentágonos negros indican resultados de otros surveys (click para ampliar).

El segundo paso es medir la función de autocorrelación bidimensional del catálogo ξ(σ,π) en la dirección transversal y paralela (σ,π) a la línea de visión, para secciones de distinto redshift (distintas épocas en la vida del Universo). Si los redshifts fueran puramente cosmológicos, usando un modelo cosmológico aproximadamente correcto, el resultado seria una función ξ(σ,π) con simetría esférica. Pero en la práctica, las velocidades peculiares de las galaxias (provocadas por la presencia de las grandes estructuras), distorsionan la forma de la función ξ(σ,π) del catalogo, imprimiéndole un patrón característico (ver Figura 1, izquierda) que puede ser modelado y del cual se puede obtener la tasa de formación de estructura ademas de otros parámetros.

El tercer paso es ajustar un modelo a ξ(σ,π) conteniendo parámetros consistentes con la cosmología inicial, y la tasa de formación de estructura.

En este artículo medimos ξ(σ,π) en 200.000 galaxias del WiggleZ survey, en 4 secciones de distinto redshift z = [0.2, 0.4, 0.6, 0.76], ajustamos el ‘modelo de Kaiser’ para la distorsión por las velocidades peculiares, y obtenemos valores para la tasa de crecimiento de estructura. Los resultados se muestran en la Figura 1 (derecha), donde aparecen ademas las curvas de valores teóricos predichos por la Cosmología Standard, y mediciones de otros Surveys.

Los resultados del WiggleZ dan cuenta por primera vez de la tasa de formación de estructura para una serie de intervalos desde aproximadamente la mitad de la vida del Universo, y sus resultados son consistentes con la Gravedad descrita por la teoría de la Relatividad General, con la Energía Oscura siendo una constante cosmológica. Ademas WiggleZ usa galaxias azules (con formación estelar) como trazador de la distribución de la materia, lo que implica que sus resultados son independientes de otros surveys, con los cuales se puede combinar para mejorar las mediciones.


"The WiggleZ Dark Energy Survey: measuring the cosmic growth rate with the two-point galaxy correlation function"
C. Contreras V., et al.
MNRAS 430, 924 (2013) - ArXiv:1302.5178

Resumen (en inglés, después del salto - compartir & comentar)

The growth history of large-scale structure in the Universe is a powerful probe of the cosmological model, including the nature of dark energy. We study the growth rate of cosmic structure to redshift z = 0.9 using more than 162 000 galaxy redshifts from the WiggleZ Dark Energy Survey. We divide the data into four redshift slices with effective redshifts z = [0.2, 0.4, 0.6, 0.76] and in each of the samples measure and model the two-point galaxy correlation function in parallel and transverse directions to the line of sight. After simultaneously fitting for the galaxy bias factor we recover values for the cosmic growth rate which are consistent with our assumed Λ cold dark matter (ΛCDM) input cosmological model, with an accuracy of around 20 per cent in each redshift slice. We investigate the sensitivity of our results to the details of the assumed model and the range of physical scales fitted, making close comparison with a set of N-body simulations for calibration. Our measurements are consistent with an independent power-spectrum analysis of a similar data set, demonstrating that the results are not driven by systematic errors. We determine the pairwise velocity dispersion of the sample in a non-parametric manner, showing that it systematically increases with decreasing redshift, and investigate the Alcock-Paczynski effects of changing the assumed fiducial model on the results. Our techniques should prove useful for current and future galaxy surveys mapping the growth rate of structure using the two-dimensional correlation function.

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