Euclid: Inferring star-formation history via cross-correlations of photometric clustering and shear with the cosmic infrared background
Este artículo pronostica que la misión Euclid, mediante las correlaciones cruzadas del agrupamiento fotométrico y el lente débil con el fondo cósmico infrarrojo, mejorará significativamente las restricciones sobre la densidad de la tasa de formación estelar ponderada por el sesgo y los parámetros de la distribución de ocupación de halos a través del tiempo cósmico en comparación con estudios previos.
Autores originales: J. Han (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, Via P. Giuria 1, 10125 Torino, Italy, INFN-Sezione di Torino, Via P. Giuria 1, 10125 Torino, Italy, INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Via Osservatorio 20, 10025 Pino Torinese), S. Camera (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, Via P. Giuria 1, 10125 Torino, Italy, INFN-Sezione di Torino, Via P. Giuria 1, 10125 Torino, Italy, INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Via Osservatorio 20, 10025 Pino Torinese), M. Migliaccio (Dipartimento di Fisica, Università di Roma Tor Vergata, Via della Ricerca Scientifica 1, Roma, Italy, INFN, Sezione di Roma 2, Via della Ricerca Scientifica 1, Roma, Italy), G. Fabbian (Université Paris-Saclay, CNRS, Institut d'astrophysique spatiale, 91405, Orsay, France), F. Pace (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Torino, Via P. Giuria 1, 10125 Torino, Italy, INFN-Sezione di Torino, Via P. Giuria 1, 10125 Torino, Italy, INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Via Osservatorio 20, 10025 Pino Torinese), B. Jego (Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550, 67000 Strasbourg, France), B. Altieri (ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), S. Andreon (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy), N. Auricchio (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), C. Baccigalupi (IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe, via Beirut 2, 34151 Trieste, Italy, INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, INFN, Sezione di Trieste, Via Valerio 2, 34127 Trieste TS, Italy, SISSA, International School for Advanced Studies, Via Bonomea 265, 34136 Trieste TS, Italy), M. Baldi (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, Via Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), S. Bardelli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), P. Battaglia (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), A. Biviano (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe, via Beirut 2, 34151 Trieste, Italy), E. Branchini (Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy, INFN-Sezione di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy, INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy), M. Brescia (Department of Physics "E. Pancini", University Federico II, Via Cinthia 6, 80126, Napoli, Italy, INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Via Moiariello 16, 80131 Napoli, Italy), G. Cañas-Herrera (Leiden Observatory, Leiden University, Einsteinweg 55, 2333 CC Leiden, The Netherlands), V. Capobianco (INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Via Osservatorio 20, 10025 Pino Torinese), C. Carbone (INAF-IASF Milano, Via Alfonso Corti 12, 20133 Milano, Italy), V. F. Cardone (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy, INFN-Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro, 2 - c/o Dipartimento di Fisica, Edificio G. Marconi, 00185 Roma, Italy), J. Carretero (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra), M. Castellano (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy), G. Castignani (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), S. Cavuoti (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Via Moiariello 16, 80131 Napoli, Italy, INFN section of Naples, Via Cinthia 6, 80126, Napoli, Italy), K. C. Chambers (Institute for Astronomy, University of Hawaii, 2680 Woodlawn Drive, Honolulu, HI 96822, USA), A. Cimatti (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" - Alma Mater Studiorum Università di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), C. Colodro-Conde (Instituto de Astrofísica de Canarias, E-38205 La Laguna, Tenerife, Spain), G. Congedo (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh EH9 3HJ, UK), L. Conversi (European Space Agency/ESRIN, Largo Galileo Galilei 1, 00044 Frascati, Roma, Italy, ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), Y. Copin (Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, F-69100, France), F. Courbin (Institut de Ciències del Cosmos, Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats, Institut de Ciencies de l'Espai), H. M. Courtois (UCB Lyon 1, CNRS/IN2P3, IUF, IP2I Lyon, 4 rue Enrico Fermi, 69622 Villeurbanne, France), M. Cropper (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK), H. Degaudenzi (Department of Astronomy, University of Geneva, ch. d'Ecogia 16, 1290 Versoix, Switzerland), S. de la Torre (Aix-Marseille Université, CNRS, CNES, LAM, Marseille, France), G. De Lucia (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), H. Dole (Université Paris-Saclay, CNRS, Institut d'astrophysique spatiale, 91405, Orsay, France), F. Dubath (Department of Astronomy, University of Geneva, ch. d'Ecogia 16, 1290 Versoix, Switzerland), X. Dupac (ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), S. Dusini (INFN-Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy), S. Escoffier (Aix-Marseille Université, CNRS/IN2P3, CPPM, Marseille, France), M. Farina (INAF-Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00100 Roma, Italy), R. Farinelli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), F. Faustini (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy), S. Ferriol (Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, F-69100, France), F. Finelli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Bologna, Via Irnerio 46, 40126 Bologna, Italy), P. Fosalba (Institut d'Estudis Espacials de Catalunya, Institute of Space Sciences), S. Fotopoulou (School of Physics, HH Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Tyndall Avenue, Bristol, BS8 1TL, UK), N. Fourmanoit (Aix-Marseille Université, CNRS/IN2P3, CPPM, Marseille, France), M. Frailis (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), E. Franceschi (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), M. Fumana (INAF-IASF Milano, Via Alfonso Corti 12, 20133 Milano, Italy), S. Galeotta (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), K. George (University Observatory, LMU Faculty of Physics, Scheinerstr. 1, 81679 Munich, Germany), B. Gillis (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh EH9 3HJ, UK), C. Giocoli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), J. Gracia-Carpio (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), A. Grazian (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Via dell'Osservatorio 5, 35122 Padova, Italy), F. Grupp (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany, Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany), S. V. H. Haugan (Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo, P.O. Box 1029 Blindern, 0315 Oslo, Norway), W. Holmes (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA), F. Hormuth (Felix Hormuth Engineering, Goethestr. 17, 69181 Leimen, Germany), A. Hornstrup (Technical University of Denmark, Elektrovej 327, 2800 Kgs. Lyngby, Denmark, Cosmic Dawn Center), K. Jahnke (Max-Planck-Institut für Astronomie, Königstuhl 17, 69117 Heidelberg, Germany), M. Jhabvala (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD 20771, USA), B. Joachimi (Department of Physics and Astronomy, University College London, Gower Street, London WC1E 6BT, UK), S. Kermiche (Aix-Marseille Université, CNRS/IN2P3, CPPM, Marseille, France), A. Kiessling (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA), B. Kubik (Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, F-69100, France), M. Kunz (Université de Genève, Département de Physique Théorique and Centre for Astroparticle Physics, 24 quai Ernest-Ansermet, CH-1211 Genève 4, Switzerland), H. Kurki-Suonio (Department of Physics, P.O. Box 64, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland, Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland), A. M. C. Le Brun (Laboratoire d'etude de l'Univers et des phenomenes eXtremes, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS, 92190 Meudon, France), S. Ligori (INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Via Osservatorio 20, 10025 Pino Torinese), P. B. Lilje (Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo, P.O. Box 1029 Blindern, 0315 Oslo, Norway), V. Lindholm (Department of Physics, P.O. Box 64, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland, Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland), I. Lloro (SKAO, Jodrell Bank, Lower Withington, Macclesfield SK11 9FT, UK), M. Magliocchetti (INAF-Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, via del Fosso del Cavaliere, 100, 00100 Roma, Italy), G. Mainetti (Centre de Calcul de l'IN2P3/CNRS, 21 avenue Pierre de Coubertin 69627 Villeurbanne Cedex, France), O. Mansutti (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), O. Marggraf (Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie, Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn, Germany), M. Martinelli (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy, INFN-Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro, 2 - c/o Dipartimento di Fisica, Edificio G. Marconi, 00185 Roma, Italy), N. Martinet (Aix-Marseille Université, CNRS, CNES, LAM, Marseille, France), F. Marulli (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" - Alma Mater Studiorum Università di Bologna, via Piero Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), R. J. Massey (Department of Physics, Institute for Computational Cosmology, Durham University, South Road, Durham, DH1 3LE, UK), E. Medinaceli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), S. Mei (Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie, 75013 Paris, France, CNRS-UCB International Research Laboratory, Centre Pierre Binétruy, IRL2007, CPB-IN2P3, Berkeley, USA), M. Meneghetti (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), E. Merlin (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy), G. Meylan (Institute of Physics, Laboratory of Astrophysics, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne), P. Monaco (Dipartimento di Fisica - Sezione di Astronomia, Università di Trieste, Via Tiepolo 11, 34131 Trieste, Italy, INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, INFN, Sezione di Trieste, Via Valerio 2, 34127 Trieste TS, Italy, IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe, via Beirut 2, 34151 Trieste, Italy), A. Mora (Telespazio UK S.L. for European Space Agency), M. Moresco (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" - Alma Mater Studiorum Università di Bologna, via Piero Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), C. Moretti (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe, via Beirut 2, 34151 Trieste, Italy, INFN, Sezione di Trieste, Via Valerio 2, 34127 Trieste TS, Italy), L. Moscardini (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" - Alma Mater Studiorum Università di Bologna, via Piero Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), C. Neissner (Institut de Física d'Altes Energies, Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra), S. -M. Niemi (European Space Agency/ESTEC, Keplerlaan 1, 2201 AZ Noordwijk, The Netherlands), J. W. Nightingale (School of Mathematics, Statistics and Physics, Newcastle University, Herschel Building, Newcastle-upon-Tyne, NE1 7RU, UK), C. Padilla (Institut de Física d'Altes Energies), S. Paltani (Department of Astronomy, University of Geneva, ch. d'Ecogia 16, 1290 Versoix, Switzerland), F. Pasian (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), K. Pedersen (DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Jagtvej 155, 2200 Copenhagen, Denmark), V. Pettorino (European Space Agency/ESTEC, Keplerlaan 1, 2201 AZ Noordwijk, The Netherlands), A. Pezzotta (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy), S. Pires (Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM, 91191, Gif-sur-Yvette, France), G. Polenta (Space Science Data Center, Italian Space Agency, via del Politecnico snc, 00133 Roma, Italy), M. Poncet (Centre National d'Etudes Spatiales -- Centre spatial de Toulouse, 18 avenue Edouard Belin, 31401 Toulouse Cedex 9, France), L. A. Popa (Institute of Space Science, Str. Atomistilor, nr. 409 Măgurele, Ilfov, 077125, Romania), L. Pozzetti (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), F. Raison (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), R. Rebolo (Instituto de Astrofísica de Canarias, E-38205 La Laguna, Tenerife, Spain, Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, Calle Serrano 117, 28006 Madrid, Spain, Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofí sica, E-38206 La Laguna, Tenerife, Spain), A. Renzi (Dipartimento di Fisica e Astronomia "G. Galilei", Università di Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy, INFN-Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy, INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), J. Rhodes (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA), G. Riccio (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Via Moiariello 16, 80131 Napoli, Italy), E. Romelli (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), M. Roncarelli (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), R. Saglia (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), Z. Sakr (Instituto de Física Teórica UAM-CSIC, Campus de Cantoblanco, 28049 Madrid, Spain, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université St Joseph, Faculty of Sciences, Beirut, Lebanon), D. Sapone (Departamento de Física, FCFM, Universidad de Chile, Blanco Encalada 2008, Santiago, Chile), B. Sartoris (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany, INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), P. Schneider (Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie, Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn, Germany), T. Schrabback (Universität Innsbruck, Institut für Astro- und Teilchenphysik, Technikerstr. 25/8, 6020 Innsbruck, Austria), M. Scodeggio (INAF-IASF Milano, Via Alfonso Corti 12, 20133 Milano, Italy), A. Secroun (Aix-Marseille Université, CNRS/IN2P3, CPPM, Marseille, France), E. Sihvola (Department of Physics and Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland), P. Simon (Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie, Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn, Germany), C. Sirignano (Dipartimento di Fisica e Astronomia "G. Galilei", Università di Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy, INFN-Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy), G. Sirri (INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), L. Stanco (INFN-Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy), P. Tallada-Crespí (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra), A. N. Taylor (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh EH9 3HJ, UK), H. I. Teplitz (Infrared Processing and Analysis Center, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA), I. Tereno (Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, Edifício C8, Campo Grande, PT1749-016 Lisboa, Portugal, Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, Tapada da Ajuda, 1349-018 Lisboa, Portugal), N. Tessore (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, Surrey RH5 6NT, UK), S. Toft (Cosmic Dawn Center, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Jagtvej 128, 2200 Copenhagen, Denmark), R. Toledo-Moreo (Universidad Politécnica de Cartagena, Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadoras, Plaza del Hospital 1, 30202 Cartagena, Spain, European University of Technology EUt+, European Union), F. Torradeflot (Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas), I. Tutusaus (Institute of Space Sciences, Institut d'Estudis Espacials de Catalunya, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie), J. Valiviita (Department of Physics, P.O. Box 64, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland, Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, 00014 Helsinki, Finland), T. Vassallo (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, University Observatory, LMU Faculty of Physics, Scheinerstr. 1, 81679 Munich, Germany), A. Veropalumbo (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy, INFN-Sezione di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy, Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy), Y. Wang (Caltech/IPAC, 1200 E. California Blvd., Pasadena, CA 91125, USA), J. Weller (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstr. 1, 81679 München, Germany, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), G. Zamorani (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), F. M. Zerbi (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy), E. Zucca (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), S. Borgani (Dipartimento di Fisica - Sezione di Astronomia, Università di Trieste, Via Tiepolo 11, 34131 Trieste, Italy, IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe, via Beirut 2, 34151 Trieste, Italy, INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, INFN, Sezione di Trieste, Via Valerio 2, 34127 Trieste TS, Italy, ICSC - Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing, Via Magnanelli 2, Bologna, Italy), A. Loureiro (Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics, Department of Physics, Stockholm University, Stockholm, SE-106 91, Sweden, Astrophysics Group, Blackett Laboratory, Imperial College London, London SW7 2AZ, UK), M. Sereno (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy, INFN-Sezione di Bologna, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy), M. Viel (IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe, via Beirut 2, 34151 Trieste, Italy, INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy, SISSA, International School for Advanced Studies, Via Bonomea 265, 34136 Trieste TS, Italy, INFN, Sezione di Trieste, Via Valerio 2, 34127 Trieste TS, Italy, ICSC - Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing, Via Magnanelli 2, Bologna, Italy)
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Imagina el universo como un gigantesco cine cósmico. Durante décadas, los astrónomos han intentado observar a las "estrellas" del espectáculo —las galaxias— observando la luz que emiten. Pero hay un problema: la pantalla está cubierta por una densa niebla de polvo. Esta niebla está compuesta por granos diminutos que absorben la luz brillante de las estrellas recién nacidas y la reirradian como un cálido resplandor infrarrojo. Este resplandor se llama Fondo Cósmico Infrarrojo (CIB, por sus siglas en inglés). Es como la estática de un televisor antiguo, pero en lugar de ser solo ruido, es en realidad un mapa brillante de cada estrella que se ha formado, todo mezclado en una gran imagen borrosa.
La parte complicada es que esta "estática" proviene de todas partes y de todos los tiempos. Es una mezcla de luz de galaxias que están cerca y de galaxias que están a miles de millones de años luz de distancia. Intentar averiguar a qué parte del resplandor pertenece cada época es como intentar escuchar un coro donde todos cantan al mismo tiempo; puedes oír la música, pero no puedes distinguir quién está cantando qué. Los científicos quieren conocer la "historia de formación estelar"; básicamente, cuándo estuvo el universo más ocupado fabricando estrellas y cuándo se ralentizó. Para lograrlo, necesitan una forma de separar las capas de la niebla cósmica.
Este artículo es un pronóstico, una simulación de alta tecnología, sobre cómo un nuevo telescopio espacial llamado Euclid ayudará a resolver este rompecabezas. Los investigadores están probando un truco ingenioso: en lugar de solo mirar la brumosa luz infrarroja, cruzarán la información con un mapa de dónde se encuentran las galaxias. Piensa en ello como tener una lista de quiénes están en el coro (las galaxias) y hacer coincidir sus voces con las notas específicas que están cantando en la niebla (el CIB). Al utilizar los mapas increíblemente nítidos de las posiciones y formas de las galaxias de la misión Euclid, combinados con los datos infrarrojos existentes, el equipo predice que finalmente podrán separar las capas de la niebla cósmica. No están simplemente adivinando; están ejecutando simulaciones detalladas por computadora para ver qué tan bien funcionará este método en comparación con los mapas más antiguos y difusos.
El principal hallazgo de este artículo es que Euclid será un cambio de juego. Las simulaciones muestran que, al utilizar los datos de Euclid, los científicos podrán determinar la historia de la formación estelar con aproximadamente el doble de precisión que los métodos actuales. Es como pasar de una foto granulada en blanco y negro a un video 4K de alta definición. El estudio también introduce una nueva forma de utilizar la "cizalladura cósmica" —que es básicamente la forma en que la gravedad dobla la luz de las galaxias distantes— para ayudar a separar las capas, una técnica que no se había probado de esta manera antes.
Los autores dejan muy claro que estos son resultados de simulaciones, no mediciones de un experimento terminado. Aún no han observado los nuevos datos porque Euclid todavía los está recolectando. Sin embargo, sus modelos matemáticos sugieren que Euclid permitirá estrechar las restricciones sobre cómo se forman las estrellas a través del tiempo por un factor de dos. Esto significa que la imagen "borrosa" de la historia del universo se volverá mucho más nítida. También descubrieron que este método ayudará a desenredar una confusión específica en sus modelos, donde dos factores diferentes (qué tan pesada es la casa de la galaxia y qué tan eficiente es para crear estrellas) estaban previamente mezclados. Con Euclid, estos dos factores se separarán, ofreciendo una imagen mucho más clara de cómo crecen las galaxias.
El artículo también compara el poder futuro de Euclid con los datos actuales del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI). Las simulaciones muestran que Euclid proporcionará una relación señal-ruido de aproximadamente 125 para el agrupamiento de galaxias por sí solo, y cuando se combina con los datos de cizalladura cósmica, la fuerza total de la señal salta a 132. En contraste, los datos actuales de DESI solo ofrecen una relación señal-ruido de aproximadamente 58. Esto no es solo una pequeña mejora; es un salto masivo que permitirá a los científicos ver la historia de la formación estelar con mucho más detalle, llegando a desplazamientos al rojo tan altos como 2, lo que corresponde a un tiempo en el que el universo era mucho más joven.
Un detalle interesante que señala el artículo es que la calidad de los mapas infrarrojos importa. Probaron dos formas diferentes de limpiar la "estática" en los datos infrarrojos. Un método, que mantiene más cielo visible, funciona mejor en sus simulaciones que el otro. Esto sugiere que cómo procesamos los datos brutos es tan importante como el propio telescopio.
En última instancia, este artículo es un plano para el futuro. Nos dice que, al combinar los nítidos mapas de galaxias de Euclid con el cálido y polvoriento resplandor del Fondo Cósmico Infrarrojo, finalmente podremos escribir un libro detallado de la historia de la formación estelar. No solo sabremos que las estrellas se formaron; sabremos exactamente cuándo, dónde y con qué eficiencia lo hicieron, convirtiendo un desenfoque cósmico en una historia clara y vibrante de la evolución de nuestro universo.
Resumen Técnico: Euclid: Inferencia de la historia de formación estelar mediante correlaciones cruzadas de agrupamiento fotométrico y cizalladura con el fondo cósmico infrarrojo
Planteamiento del problema
El Fondo Cósmico Infrarrojo (CIB, por sus siglas en inglés) codifica la historia integrada de la formación estelar, ya que surge del polvo calentado por estrellas jóvenes en galaxias no resueltas. Sin embargo, la naturaleza proyectada del CIB hace que sea extremadamente difícil desentrañar las contribuciones de fuentes en diferentes desplazamientos al rojo utilizando únicamente observaciones del CIB. Estudios previos han utilizado correlaciones cruzadas entre el CIB y el agrupamiento de galaxias para inferir la densidad de la tasa de formación estelar ponderada por el sesgo (⟨bρSFRD⟩), pero estos análisis se han visto limitados por la profundidad y el poder estadístico de los conjuntos de datos actuales (por ejemplo, los DESI Legacy Imaging Surveys). Existe la necesidad de pronosticar cómo la próxima misión Euclid, con sus extensos sondeos fotométricos de galaxias y de cizalladura débil, puede mejorar las restricciones sobre la historia de la formación estelar y los parámetros subyacentes de la Distribución de Ocupación de Halos (HOD).
Metodología
Los autores realizan un análisis de pronóstico de correlación cruzada tomográfica combinando datos simulados de agrupamiento de galaxias fotométricas y cizalladura débil de Euclid con observaciones del CIB de Planck. La metodología procede de la siguiente manera:
- Marco Teórico: El análisis adopta el modelo de halo para describir las correlaciones 3D. Los espectros de potencia angular para el agrupamiento de galaxias (Cgg), la auto-correlación del CIB (Cνν) y las correlaciones cruzadas (Cgν y Cϵν) se modelan utilizando la aproximación de Limber (con un corte conservador en ℓmin=100).
- Trazadores y Kernels (Núcleos):
- Agrupamiento de Galaxias: Modelado como un trazador sesgado del campo de densidad de materia. El análisis utiliza 13 bins tomográficos de desplazamiento al rojo (z≈0 a $2.5$) basados en la muestra fotométrica de Euclid.
- Cizalladura Débil (Cosmic Shear): Modelada como un campo de espín-2. Para permitir la correlación cruzada tomográfica con el CIB, los autores aplican la técnica de nulidad de Bernardeau–Nishimichi–Taruya (BNT). Esto transforma el kernel de cizalladura integrado en kernels localizados en desplazamiento al rojo, satisfaciendo el requisito de que el kernel del CIB varíe lentamente en relación con el kernel del trazador.
- CIB: Modelado como un trazador de la densidad de la tasa de formación estelar (SFRD). La intensidad del CIB se vincula con la SFRD mediante un kernel radial derivado de las observaciones de Planck (específicamente el canal de 545 GHz, con comparaciones con 353 y 857 GHz).
- Modelado HOD: La eficiencia de formación estelar se parametriza utilizando el modelo de Maniyar et al. (2021), que separa las contribuciones de galaxias centrales y satélites. El modelo depende de cuatro parámetros: eficiencia máxima (ηmax), masa característica del halo (Mmax), la anchura de la función de eficiencia (σ0) y una escala de tiempo característica (τ).
- Análisis Estadístico: Se realiza un análisis de la matriz de información de Fisher para pronosticar las restricciones. La matriz de covarianza incluye el ruido de la señal gaussiana y el ruido de disparo (shot noise). El análisis compara dos procesos de limpieza de CIB de Planck: los mapas de Lenz et al. (2019) (que cubren aproximadamente el 17% del solapamiento del cielo con Euclid) y los mapas limpiados con GNILC (que cubren el 27%).
Contribuciones Clave
- Primera aplicación de la cizalladura cósmica a las correlaciones cruzadas del CIB: El artículo propone e implementa el uso de kernels de cizalladura cósmica transformados por BNT para correlacionar con el CIB, proporcionando una sonda independiente de la evolución de la SFRD junto al agrupamiento de galaxias.
- Ajuste de plantillas tomográficas: Los autores utilizan un enfoque de ajuste de plantillas para extraer ⟨bρSFRD⟩ como una función del desplazamiento al rojo sin asumir un modelo explícito de SFR, basándose en su lugar en los espectros de potencia angular.
- Pronóstico Exhaustivo: El estudio proporciona pronósticos detallados para la misión Euclid, cuantificando la mejora esperada en el poder de restricción sobre los conjuntos de datos actuales (DELS) y evaluando el impacto de diferentes procedimientos de limpieza del CIB y cortes de pequeña escala (kmax).
Resultados
- Restricciones sobre ⟨bρSFRD⟩: Comparado con análisis previos utilizando la misma metodología en datos de DELS, se pronostica que Euclid estrechará las restricciones sobre ⟨bρSFRD⟩ en todos los bins de desplazamiento al rojo por un factor de aproximadamente 2. El análisis conjunto del agrupamiento de galaxias y la cizalladura cósmica produce una relación señal-ruido (S/N) total de 132, frente a 58 para el conjunto de datos tipo DELS.
- Restricciones de los parámetros HOD: El análisis pronostica mejoras significativas en la restricción de los parámetros HOD. Específicamente, se espera que Euclid reduzca las incertidumbres marginalizadas por un factor de aproximadamente 2.5 en comparación con DELS.
- La degeneración entre ηmax y log10(Mmax/M⊙) se rompe significativamente.
- La precisión sobre σ0 y τ mejora aproximadamente un 150%.
- Impacto de la cobertura del cielo y la limpieza: El uso de mapas de Planck limpiados con GNILC (27% de solapamiento del cielo) produce consistentemente restricciones más estrictas que el uso de los mapas de Lenz et al. (2019) (17% de solapamiento), principalmente debido a que el aumento de la fracción del cielo reduce las incertidumbres estadísticas.
- Sensibilidad a pequeña escala: Extender el análisis a escalas más pequeñas (kmax=0.3 Mpc−1) ofrece mejoras modestas (aproximadamente 10–17% en las restricciones) pero está limitado por la ruptura del modelo HOD y los efectos no lineales, que no están totalmente modelados en este pronóstico.
Significado
El artículo afirma que la combinación de los sondeos fotométricos de campo amplio y profundo de Euclid y de cizalladura débil con las observaciones del CIB proporcionará una herramienta poderosa e independiente del modelo para sondear la historia de la formación estelar a gran escala a través del tiempo cósmico. Al estrechar las restricciones sobre la SFRD sesgada y romper las degeneraciones en los parámetros HOD, este enfoque mejorará la comprensión de la formación y evolución de las galaxias. Los autores enfatizan que, si bien la limpieza actual del CIB limita el solapamiento del cielo, el poder estadístico de Euclid seguirá representando un avance importante sobre los conjuntos de datos existentes, permitiendo una reconstrucción más precisa de la historia de la formación estelar sin depender de modelos explícitos de SFR.
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Utilizado por investigadores de Stanford, Cambridge y la Academia Francesa de Ciencias.
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