Joint cosmological fits to DESI-DR1 full-shape clustering and weak gravitational lensing in configuration space

Resumen Técnico: Ajustes Cosmológicos Conjuntos a la Agrupación de Forma Completa de DESI-DR1 y a la Lente Gravitacional Débil en el Espacio de Configuración

Problema y Motivación
El Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) ha entrado en la era de las encuestas cosmológicas de "Fase IV", proporcionando conjuntos de datos con órdenes de magnitud mayores que sus predecesores. Un objetivo principal es comprender la energía oscura y resolver las tensiones en los parámetros cosmológicos (por ejemplo, $S_8$) observadas entre diferentes sondas como el Fondo Cósmico de Microondas (CMB) y la estructura a gran escala (LSS). Si bien la agrupación de galaxias y la lente gravitacional débil son naturalmente complementarias —la agrupación trazando la materia visible y la lente trazando la distribución de materia total—, realizar un análisis conjunto no es trivial. Requiere conciliar diferentes prescripciones de modelado (teorías perturbativas para la agrupación frente a modelos de halo para la lente) y manejar sistemáticos dependientes de la escala. Los análisis conjuntos anteriores a menudo proyectaban los datos de agrupación (perdiendo información de Distorsiones del Espacio de Corrimiento al Rojo, RSD) o utilizaban modelos uniformes que podrían no ajustar óptimamente el rango completo de escalas para ambas sondas. Este trabajo tiene como objetivo realizar un análisis conjunto "3 $\times$ 2-pt" en el espacio de configuración, reteniendo la información completa de agrupación anisotrópica (RSD) de DESI mientras se combina con cizallamiento y lente galaxia-galaxia de encuestas de lente débil superpuestas.

Metodología
El análisis utiliza las muestras de la Encuesta de Galaxias Brillantes (BGS) y de Galaxias Rojas Luminosas (LRG) de la Liberación de Datos 1 (DR1) de DESI como trazadores de lente, correlacionadas cruzadamente con mediciones de cizallamiento de lente débil de KiDS-1000, DES-Y3 y HSC-Y3.

• Vectores de Datos: El estudio combina tres estadísticas de correlación:
  1. Cizallamiento Cósmico ($\xi_{\pm}$): Autocorrelaciones de las formas de las galaxias fuente.
  2. Lente Galaxia-Galaxia ($\gamma_t$): Correlaciones cruzadas entre las posiciones de las lentes de DESI y las formas de las fuentes.
  3. Multipolos de Agrupación ($\xi_\ell$): Autocorrelaciones de las posiciones de las lentes de DESI, específicamente el monopolo ($\ell=0$) y el cuadrupolo ($\ell=2$), medidos sobre toda la huella de DESI-DR1.
• Modelado:
  • Agrupación: Los autores emplean un emulador en el espacio de configuración basado en el emulador comet en el espacio de Fourier, que utiliza la Teoría de Campo Efectivo (EFT). Para manejar las Distorsiones del Espacio de Corrimiento al Rojo (RSD) no lineales y el efecto "Dedos de Dios" sin que las transformadas de Fourier diverjan, utilizan el enfoque de la Función Generadora de Diferencia de Velocidades en el infinito ($VDG_\infty$). Esto implica amortiguar el espectro de potencia con una función efectiva $W_\infty$ antes de transformar al espacio de configuración.
  • Lente Débil: El cizallamiento y la lente galaxia-galaxia se modelan utilizando una prescripción de espectro de potencia basada en modelos de halo (siguiendo a Porredon et al. 2025), incorporando el modelo de Alineación No Lineal (NLA) para las alineaciones intrínsecas y el sesgo de magnificación.
  • Covarianza: Se utiliza una covarianza gaussiana analítica, incluyendo correlaciones cruzadas entre lente y agrupación. Sin embargo, la autocovarianza para los multipolos de agrupación se reemplaza con una determinación semianalítica del código RascalC para contabilizar mejor la geometría de la encuesta y la no gaussianidad.
• Inferencia: Se realiza inferencia bayesiana utilizando el marco cosmosis con el muestreador nautilus. El análisis se centra en el espacio de parámetros físicos (evitando la dependencia del parámetro de Hubble $h$ en la definición de los parámetros), restringiendo $\omega_m$, $\omega_{DE}$, $\sigma_{12}$ (amplitud de la varianza del campo de densidad lineal en escalas de 12 Mpc) y $\ln(10^{10}A_s)$.

Contribuciones Clave

• Primer Análisis de Forma Completa en Espacio de Configuración: Este artículo presenta el primer análisis de forma completa de las mediciones de DESI en el espacio de configuración, ajustando la forma completa de los multipolos de la función de correlación de dos puntos en lugar de la agrupación proyectada.
• Análisis Conjunto "Mismo Cielo": Es el primero en considerar el conjunto completo de tres funciones de correlación de dos puntos para múltiples encuestas de lente débil (KiDS, DES, HSC) combinadas con la agrupación de DESI en una tubería unificada.
• Enfoque de Modelado Híbrido: El estudio emplea enfoques de modelado distintos y tradicionales para cada sonda (EFT perturbativa para la agrupación, modelos de halo para la lente) en lugar de forzar un único modelo uniforme, permitiendo el acceso al rango completo de escalas tradicionalmente utilizado en los análisis destacados para cada observable específico.
• Validación: La tubería se valida utilizando simulaciones de conos de luz de Abacus, demostrando la capacidad de recuperar los parámetros de cosmología fiducial, aunque se notan sesgos específicos en los parámetros de amplitud debido a efectos de proyección.

Resultados

• Restricciones Cosmológicas: El análisis conjunto produce restricciones sobre la densidad de materia ($\Omega_m \approx 0.30$) y la densidad de energía oscura ($\Omega_{DE} \approx 0.34$) que son consistentes con el análisis de forma completa en el espacio de Fourier de DESI y con las restricciones del CMB de Planck.
• Parámetros de Amplitud: La adición de información de lente débil mejora la precisión de los parámetros de amplitud del espectro de potencia en comparación con los ajustes solo de agrupación:
  • $\ln(10^{10}A_s)$ mejora un 15%.
  • $\sigma_{12}$ mejora un 36%.
  • Las mediciones del sesgo lineal ($b_1$) mejoran entre un 15–20%.
• Tensión $S_8$: Los valores medidos de la amplitud de lente débil $S_8$ son:
  • $S_8^{\text{DESI}\times\text{HSC}} = 0.787 \pm 0.020$
  • $S_8^{\text{DESI}\times\text{DES}} = 0.791 \pm 0.016$
  • $S_8^{\text{DESI}\times\text{KiDS}} = 0.771 \pm 0.017$
    Estos valores están $1.9\sigma - 2.9\sigma$ por debajo del valor de $S_8$ preferido por Planck, consistente con las tensiones encontradas en otras encuestas de lente débil.
• Consistencia: Los resultados muestran una excelente consistencia entre las diferentes encuestas de lente débil y son consistentes con el artículo complementario (Porredon et al. 2025) que utiliza agrupación proyectada, así como con el análisis en el espacio de Fourier fiducial de la Colaboración DESI.
• Efectos de Proyección: Los análisis con simulaciones revelan que los parámetros de amplitud ($\sigma_{12}$ y $\ln(10^{10}A_s)$) pueden estar sesgados hacia valores bajos en $\sim 1.5-1.8\sigma$ en los ajustes combinados debido a efectos de proyección en el espacio de parámetros multidimensional, incluso dentro de $\Lambda$CDM. Los autores notan que el trazador BGS muestra específicamente desviaciones mayores en los ajustes con simulaciones, posiblemente debido al modelo de Distribución de Ocupación de Halos (HOD) utilizado.

Significado y Afirmaciones
El artículo afirma allanar el camino para futuros análisis de correlación cruzada "mismo cielo" entre las próximas liberaciones de datos de DESI y conjuntos de datos de cizallamiento superpuestos. Sirve como una prueba de consistencia importante para las observaciones actuales, demostrando que los ajustes conjuntos de agrupación de galaxias y lente débil en el espacio de configuración proporcionan restricciones cosmológicas precisas y consistentes. Los autores enfatizan que, aunque observan algunas indicaciones de efectos de proyección y sesgos en los parámetros de amplitud (particularmente en simulaciones), el marco general es robusto. Concluyen que la lente débil es una sonda prometedora para mitigar los efectos de proyección en las encuestas espectroscópicas al romper las degeneraciones con el sesgo de las galaxias. El trabajo se presenta como un análisis de referencia para el poder de restricción de sondas conjuntas, limitando su alcance a ajustes de $\Lambda$CDM para establecer una línea base antes de explorar extensiones de energía oscura o sistemáticos más complejos en trabajos futuros (por ejemplo, DESI-DR2).