Cosmology with an uncertain galaxy-matter relation
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Date
Authors
Advisor
Rosenfeld, Rogerio 
Coadvisor
Kokron, Nickolas
Andrade-Oliveira, Felipe
Graduate program
Física - IFT
Undergraduate course
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Type
Master's thesis
Access right
Acesso aberto
Abstract
Abstract (portuguese)
Para extrair informação da estrutura em grande escala do universo, um requisito importante é conectar o campo de galáxias observado à distribuição de matéria escura. O modelo mais conhecido dessa relação, bias linear de galáxias, perde acurácia em escalas k ~ 0.1 h/Mpc. A solução usual é o chamado "corte de escalas'', que consiste em descartar dados da análise com o fim de limitar efeitos sistemáticos.
Testamos neste trabalho uma abordagem alternativa: mantemos modos k superiores a k_max ~0.1h/Mpc na estimativa, mas com peso estatístico reduzido. Este último é avaliado conforme a credibilidade do modelo – o nível de incerteza teórica – no regime em questão. Isso pode ser visto como um corte gradual de escalas e pode produzir, como pretendemos mostrar, uma precisão maior sobre parâmetros cosmológicos para o mesmo nível de acurácia.
A fim de dar contexto às investigações acima, apresentamos também uma introdução à formação de estruturas em teoria de perturbações. Os resultados usuais são baseados na dinâmica de fluidos perfeitos. Descrevemos correções sobre essa teoria baseadas numa regularização de seu parâmetro de expansão, o que resulta em uma teoria de campos efetivos para a formação de estruturas. Considerações adicionais permitem relacionar a distribuição de matéria escura ao campo de galáxias observado, o que torna este último uma sonda de importância em cosmologia observacional.
Abstract (english)
In order to extract information from the large-scale structure of the universe, a major requirement is to connect the observed galaxy field to the distribution of dark matter. The best-known model for that relationship, linear galaxy bias, loses accuracy on scales k ~ 0.1 h/Mpc. The usual approach to that problem is the so-called "scale cut'', and it consists of discarding data from the analysis to prevent systematic effects.
We here test an alternative approach, keeping those k-modes higher than k ~ 0.1 h/Mpc in the estimation with reduced statistical weight. The latter is assessed from the model's credibility -- the level of theoretical uncertainty -- on the regime in question. This may be viewed as a gradual scale cut, and it can lead, as we aim to show, to higher precision on cosmological parameters for the same level of estimation accuracy.
To put the above inquiries in context, we also present an overview of structure growth in perturbation theory. The standard results are based on the perfect-fluid dynamics. We describe corrections to that theory based on a regularization of the expansion parameter, which leads to an effective field theory of structure growth. Further considerations permit the connection of the matter distribution to the observable galaxy field, making the latter a fundamental probe in observational cosmology.
Description
Keywords
Cosmologia, Matéria escura (Astronomia), Estrutura em larga escala (Astronomia)
Language
English
Citation
QUEIROZ NETO, Abdias Aires de. Cosmology with an uncertain galaxy-matter relation. 2024. 67 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física Teórica - Universidade Estadual Paulista (UNESP), São Paulo, 2024
