Euclid: Photometric redshift calibration with the clustering redshifts technique
Ce papier démontre que la technique des redshifts de regroupement, exploitant le regroupement angulaire à petite échelle et des échantillons de référence spectroscopiques issus de BOSS, DESI et Euclid NISP, peut contraindre avec succès les redshifts moyens des binômes tomographiques d'Euclid pour satisfaire aux exigences de précision rigoureuses de la mission, soit σ(⟨z⟩)<0.002(1+z), en optimisant le pipeline et en traitant des biais tels que la distribution des galaxies à l'intérieur de l'halo.
Auteurs originaux : W. d'Assignies (Institut de Física d'Altes Energies), M. Manera (Serra Húnter Fellow, Departament de Física, Universitat Autònoma de Barcelona, E-08193 Bellaterra, Spain, Institut de Física d'Altes Energies), C. Padilla (Institut de Física d'Altes Energies), O. Ilbert (Aix-Marseille Université, CNRS, CNES, LAM, Marseille, France), H. Hildebrandt (Ruhr University Bochum, Faculty of Physics and Astronomy, Astronomical Institute), L. Reynolds (Institut de Física d'Altes Energies, Departament de Física, Universitat Autònoma de Barcelona, 08193 Bellaterra), J. Chaves-Montero (Institut de Física d'Altes Energies), A. H. Wright (Ruhr University Bochum, Faculty of Physics and Astronomy, Astronomical Institute), P. Tallada-Crespí (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra), M. Eriksen (Institut de Física d'Altes Energies, Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra), J. Carretero (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra), W. Roster (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), Y. Kang (Department of Astronomy, University of Geneva, ch. d'Ecogia 16, 1290 Versoix, Switzerland), K. Naidoo (Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth, Portsmouth PO1 3FX, UK), R. Miquel (Institut de Física d'Altes Energies, Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats), B. Altieri (ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), A. Amara (School of Mathematics and Physics, University of Surrey, Guildford, Surrey, GU2 7XH, UK), 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), D. Bagot (Centre National d'Etudes Spatiales -- Centre spatial de Toulouse, 18 avenue Edouard Belin, 31401 Toulouse Cedex 9, France), 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), A. Balestra (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Via dell'Osservatorio 5, 35122 Padova, 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), 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), 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), S. Casas (Institute for Theoretical Particle Physics and Cosmology), F. J. Castander (Institute of Space Sciences, Institut d'Estudis Espacials de Catalunya), 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, Vía Láctea, 38205 La Laguna, Tenerife, Spain), G. Congedo (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh EH9 3HJ, UK), C. J. Conselice (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Department of Physics and Astronomy, University of Manchester, Oxford Road, Manchester M13 9PL, 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), H. M. Courtois (UCB Lyon 1, CNRS/IN2P3, IUF, IP2I Lyon, 4 rue Enrico Fermi, 69622 Villeurbanne, France), M. Crocce (Institute of Space Sciences, Institut d'Estudis Espacials de Catalunya), A. Da Silva (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, Campo Grande, 1749-016 Lisboa, Portugal), 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), M. Douspis (Université Paris-Saclay, CNRS, Institut d'astrophysique spatiale, 91405, Orsay, France), X. Dupac (ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), A. Ealet (Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I Lyon, UMR 5822, Villeurbanne, F-69100, France), 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), F. Faustini (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Via Frascati 33, 00078 Monteporzio Catone, Italy, Space Science Data Center, Italian Space Agency, via del Politecnico snc, 00133 Roma, 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), 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 (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstrasse 1, 81679 München, 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), P. Gómez-Alvarez (FRACTAL S.L.N.E., calle Tulipán 2, Portal 13 1A, 28231, Las Rozas de Madrid, Spain, ESAC/ESA, Camino Bajo del Castillo, s/n., Urb. Villafranca del Castillo, 28692 Villanueva de la Cañada, Madrid, Spain), 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, Scheinerstrasse 1, 81679 München, Germany), W. Holmes (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA), I. M. Hook (Department of Physics, Lancaster University, Lancaster, LA1 4YB, UK), 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), E. Keihänen (Department of Physics and Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, 00014 University of Helsinki, Finland), 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. Kümmel (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstrasse 1, 81679 München, Germany), 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, 00014 University of Helsinki, Finland, Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, Helsinki, Finland), O. Lahav (Department of Physics and Astronomy, University College London, Gower Street, London WC1E 6BT, UK), 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, 00014 University of Helsinki, Finland, Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, Helsinki, Finland), I. Lloro (SKA Observatory, Jodrell Bank, Lower Withington, Macclesfield, Cheshire SK11 9FT, UK), G. Mainetti (Centre de Calcul de l'IN2P3/CNRS, 21 avenue Pierre de Coubertin 69627 Villeurbanne Cedex, France), D. Maino (Dipartimento di Fisica "Aldo Pontremoli", Università degli Studi di Milano, Via Celoria 16, 20133 Milano, Italy, INAF-IASF Milano, Via Alfonso Corti 12, 20133 Milano, Italy, INFN-Sezione di Milano, Via Celoria 16, 20133 Milano, Italy), E. Maiorano (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), O. Mansutti (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), S. Marcin (University of Applied Sciences and Arts of Northwestern Switzerland, School of Computer Science, 5210 Windisch, Switzerland), O. Marggraf (Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie, Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn, Germany), K. Markovic (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA), 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. Massey (Department of Physics, Institute for Computational Cosmology, Durham University, South Road, Durham, DH1 3LE, UK), D. C. Masters (Infrared Processing and Analysis Center, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA), 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. Melchior (University of Applied Sciences and Arts of Northwestern Switzerland, School of Engineering, 5210 Windisch, Switzerland), Y. Mellier (Institut d'Astrophysique de Paris, 98bis Boulevard Arago, 75014, Paris, France, Institut d'Astrophysique de Paris, UMR 7095, CNRS, and Sorbonne Université, 98 bis boulevard Arago, 75014 Paris, France), 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), 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), 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), 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), 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, Vía Láctea, 38205 La Laguna, Tenerife, Spain, Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, Calle Serrano 117, 28006 Madrid, Spain, Universidad de La Laguna, Departamento de Astrofísica, 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), 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), E. Rossetti (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, Via Gobetti 93/2, 40129 Bologna, Italy), R. Saglia (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstrasse 1, 81679 München, Germany, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), Z. Sakr (Institut für Theoretische Physik, University of Heidelberg, Philosophenweg 16, 69120 Heidelberg, Germany, 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, Scheinerstrasse 1, 81679 München, Germany, INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), J. A. Schewtschenko (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh EH9 3HJ, UK), 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), A. Secroun (Aix-Marseille Université, CNRS/IN2P3, CPPM, Marseille, France), E. Sefusatti (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), G. Seidel (Max-Planck-Institut für Astronomie, Königstuhl 17, 69117 Heidelberg, Germany), M. Seiffert (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 4800 Oak Grove Drive, Pasadena, CA, 91109, USA), S. Serrano (Institut d'Estudis Espacials de Catalunya, Satlantis, University Science Park, Sede Bld 48940, Leioa-Bilbao, Spain, Institute of Space Sciences), 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), A. Spurio Mancini (Department of Physics, Royal Holloway, University of London, TW20 0EX, UK), L. Stanco (INFN-Padova, Via Marzolo 8, 35131 Padova, Italy), J. Steinwagner (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Giessenbachstr. 1, 85748 Garching, Germany), D. Tavagnacco (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), 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 (Department of Physics and Astronomy, University College London, Gower Street, London WC1E 6BT, 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), F. Torradeflot (Port d'Informació Científica, Campus UAB, C. Albareda s/n, 08193 Bellaterra, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas), A. Tsyganov (Centre for Information Technology, University of Groningen, P.O. Box 11044, 9700 CA Groningen, The Netherlands), I. Tutusaus (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie), L. Valenziano (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), J. Valiviita (Department of Physics, P.O. Box 64, 00014 University of Helsinki, Finland, Helsinki Institute of Physics, Gustaf Hällströmin katu 2, University of Helsinki, Helsinki, Finland), T. Vassallo (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstrasse 1, 81679 München, Germany, INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Via G. B. Tiepolo 11, 34143 Trieste, Italy), G. Verdoes Kleijn (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, PO Box 800, 9700 AV Groningen, The Netherlands), Y. Wang (Infrared Processing and Analysis Center, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA), J. Weller (Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München, Scheinerstrasse 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), E. Zucca (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), M. Bolzonella (INAF-Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna, Via Piero Gobetti 93/3, 40129 Bologna, Italy), C. Burigana (INAF, Istituto di Radioastronomia, Via Piero Gobetti 101, 40129 Bologna, Italy, INFN-Bologna, Via Irnerio 46, 40126 Bologna, Italy), L. Gabarra (Department of Physics, Oxford University, Keble Road, Oxford OX1 3RH, UK), J. Martín-Fleitas (Aurora Technology for European Space Agency), I. Risso (INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Via Brera 28, 20122 Milano, Italy, and INFN-Sezione di Genova, Via Dodecaneso 33, 16146, Genova, Italy), V. Scottez (Institut d'Astrophysique de Paris, 98bis Boulevard Arago, 75014, Paris, France, ICL, Junia, Université Catholique de Lille, LITL, 59000 Lille, France), 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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Imaginez le télescope spatial Euclid comme un appareil photo massif et ultra-rapide prenant une photo panoramique de milliards de galaxies à travers l'univers. Pour comprendre l'histoire de l'univers — comment il se dilate, comment l'énergie noire fonctionne et comment la matière noire le maintient ensemble — les scientifiques doivent savoir non seulement où se trouvent ces galaxies, mais aussi à quelle distance elles se situent.
En astronomie, la distance est mesurée par le « décalage vers le rouge » (redshift) (dans quelle mesure la lumière d'une galaxie s'est étirée à mesure que l'univers se dilate). Cependant, obtenir une distance exacte pour chaque galaxie individuelle revient à essayer d'interviewer chaque personne dans un stade bondé ; c'est trop lent et trop coûteux. À la place, les astronomes utilisent une méthode de « meilleure estimation » basée sur la couleur de la galaxie (décalage vers le rouge photométrique). Mais ces estimations peuvent être floues, comme une photo prise dans le brouillard.
Cet article traite d'une nouvelle méthode plus précise pour dissiper ce brouillard, utilisant une technique appelée décalages vers le rouge par regroupement (clustering-redshifts).
L'idée centrale : l'analogie du « invité de fête »
Imaginez l'univers comme une immense fête.
- Les galaxies photométriques sont les invités que nous pouvons voir de loin, mais dont nous ne connaissons pas exactement l'identité ou l'origine. Nous savons simplement qu'ils sont dans la salle.
- Les galaxies spectroscopiques sont un petit groupe de VIP qui ont été soigneusement interviewés. Nous connaissons leurs noms exacts, leurs âges et leurs villes natales (leurs distances précises).
Le problème est le suivant : nous avons une foule immense d'« invités mystère » (photométriques) et nous devons déterminer leur âge moyen et leur distance. Nous ne pouvons pas tous les interviewer.
La solution par regroupement (clustering-redshifts) :
Au lieu d'interviewer les invités mystère, nous observons comment ils se tiennent près des VIP.
- Si un invité mystère se tient juste à côté d'un VIP de « Ville de Décalage 1 », il est très probable que l'invité mystère vienne aussi de « Ville de Décalage 1 ».
- S'ils se tiennent près d'un VIP de « Ville de Décalage 2 », ils en sont probablement aussi originaires.
En mesurant la façon dont les invités mystère se regroupent autour des VIP connus à différentes distances, nous pouvons reconstruire statistiquement la véritable distribution des distances de toute la foule.
Ce que cet article a réalisé
Les auteurs ne se sont pas contentés de théoriser ; ils ont construit un univers virtuel massif (appelé la « simulation Flagship 2 ») pour tester si cette méthode fonctionnait suffisamment bien pour la mission Euclid. Ils ont créé un faux univers avec 4 billions de particules et des milliards de galaxies, puis ont appliqué leur test de « regroupement » pour voir s'ils pouvaient retrouver les vraies distances.
Voici les principales découvertes, expliquées simplement :
1. Le problème du « Halo unique » (la question de l'« unité familiale »)
À très petite échelle, les galaxies vivent souvent en groupes ou dans des « halos » (comme des familles vivant dans la même maison). Parfois, différents types de galaxies (comme les rouges et les bleues) ne se mélangent pas bien au sein de ces petites unités familiales.
- La solution : L'équipe a constaté que si elle observait des galaxies trop proches les unes des autres (moins de 1,5 million d'années-lumière), les mathématiques devenaient confuses et imprécises en raison de ces dynamiques familiales. Ils ont décidé d'ignorer les « voisins proches » et de ne considérer que les galaxies un peu plus éloignées. Cela a rendu les résultats beaucoup plus clairs.
2. Trouver le bon niveau de « zoom »
Tout comme pour prendre une photo, il faut le bon niveau de zoom.
- Trop zoomé : Vous voyez trop de bruit et de particularités familiales (le problème du halo unique).
- Trop dézoomé : Vous perdez les détails nécessaires pour distinguer les VIP de la foule.
- Le point idéal : Ils ont découvert que regarder à des échelles comprises entre 1,5 et 5 millions d'années-lumière offrait l'équilibre parfait. Cela leur a donné le signal le plus clair sans le bruit.
3. Corriger le « biais » (le problème du poids)
Dans cette analogie, certains types de galaxies sont « plus lourds » (plus regroupés) que d'autres. Si vous ne tenez pas compte de ce poids, votre calcul de distance sera erroné.
- L'innovation : L'article présente une nouvelle et meilleure façon de mesurer ce « poids » (biais des galaxies) pour les invités mystère. Ils ont testé plusieurs méthodes et en ont trouvé une (appelée M3) qui fonctionnait presque aussi bien que de connaître les distances réelles parfaitement. C'est comme avoir une balance très précise pour peser les invités mystère sans avoir à les peser individuellement.
4. Le résultat : atteindre l'objectif
La mission Euclid impose une règle stricte : l'estimation moyenne de la distance pour tout groupe de galaxies doit être précise à une marge d'erreur infime (moins de 0,2 % de la distance).
- Le verdict : En utilisant leur méthode optimisée, l'équipe a réussi à atteindre cet objectif. Ils ont pu reconstruire la distribution réelle des distances des galaxies avec une grande précision. En fait, leurs résultats étaient meilleurs que les tentatives précédentes, prouvant que cette méthode de « invité de fête » est robuste et prête pour les vraies données d'Euclid.
Pourquoi cela compte
Cet article est essentiellement un « test de résistance » pour un outil critique. Avant l'arrivée des vraies données du télescope Euclid, les scientifiques devaient savoir : Pouvons-nous faire confiance à cette méthode de regroupement pour nous donner les bonnes réponses ?
La réponse est oui. Ils ont démontré qu'en choisissant soigneusement quelles galaxies comparer, en ignorant celles qui sont « trop proches » et en utilisant une nouvelle façon de pondérer les données, ils peuvent cartographier la structure de l'univers avec la précision requise pour résoudre les mystères de l'énergie noire et de la matière noire.
En bref : Ils ont construit un univers virtuel, testé une nouvelle façon de mesurer les distances cosmiques en observant comment les galaxies se regroupent, corrigé les erreurs qu'ils ont trouvées et prouvé que cette méthode est suffisamment précise pour nous aider à comprendre le destin de l'univers.
Résumé technique : Euclid : Performance de l'étalonnage des décalages vers le rouge photométriques avec la technique des redshifts par regroupement dans la simulation Flagship 2
Énoncé du problème
La précision des contraintes cosmologiques dérivées de relevés d'imagerie tels qu'Euclid dépend de manière critique de l'estimation précise de la distribution en décalage vers le rouge, n(z), pour les tranches tomographiques de galaxies. Plus précisément, l'incertitude sur le décalage vers le rouge moyen, σ(⟨z⟩), doit rester inférieure à 0,002(1+z) au niveau de confiance de 68 % pour satisfaire aux exigences scientifiques d'Euclid. Bien que les décalages vers le rouge spectroscopiques soient précis, leur obtention est trop coûteuse pour les milliards de galaxies des relevés d'imagerie. Les décalages vers le rouge photométriques (photo-z) offrent une solution mais souffrent de dégénérescences entre couleurs et décalages vers le rouge, ainsi que de limitations dans les échantillons d'entraînement représentatifs. Les techniques de redshifts par regroupement (clustering-z) offrent une alternative en inférant statistiquement les distributions en décalage vers le rouge via les corrélations croisées angulaires entre des échantillons photométriques et des échantillons spectroscopiques possédant des décalages vers le rouge sûrs. Cependant, des études antérieures (par exemple, Naidoo et al. 2023) ont identifié des biais systématiques résiduels, en particulier à haut décalage vers le rouge, et mis en lumière les défis liés à la mesure du biais des galaxies photométriques et à la modélisation des effets de regroupement à petite échelle.
Méthodologie
Cette étude évalue l'efficacité de la technique des redshifts par regroupement en utilisant 5000 deg2 de données simulées issues de la simulation Euclid Flagship 2 (Castander et al. 2025). Les auteurs ont généré des échantillons factices réalistes pour les galaxies photométriques d'Euclid, les galaxies spectroscopiques NISP d'Euclid et des traceurs spectroscopiques externes (BOSS, DESI et 4MOST).
La méthodologie a impliqué :
- Optimisation du pipeline : Les auteurs ont testé divers composants du pipeline clustering-z, incluant différents estimateurs de corrélation angulaire, plages d'échelles et schémas de pondération.
- Correction du biais : Un accent principal a été mis sur le développement et le test de nouvelles méthodes pour mesurer le biais des galaxies photométriques (bp), qui constitue la limitation principale de la technique. Ils ont introduit des méthodes (M3 et M4) qui mesurent le biais dans de plus petites tranches de photo-z et interpolent l'évolution, en les comparant à des méthodes existantes (M0–M2) et à une « correction complète » idéalisée (M5) utilisant les vrais décalages vers le rouge.
- Analyse des erreurs systématiques : L'étude a investigué plusieurs sources de biais systématique :
- Effets à petite échelle : L'impact du régime à un halo et des connexions non linéaires galaxies-halos sur les corrélations croisées.
- Approximations de modélisation : Comparaison des approximations Dirac, Limber-1-bin et « trois tranches » pour la distribution en décalage vers le rouge spectroscopique.
- Effets physiques : L'impact de la magnification et des distorsions de l'espace des redshifts (RSD).
- Reconstruction du redshift : Deux approches distinctes ont été utilisées pour extraire les moments (⟨z⟩ et σz) des mesures discrètes : un modèle paramétrique « décalé-étiré » (SSM) et une méthode non paramétrique à processus gaussien supprimé (SGP).
Contributions clés
- Plage d'échelle optimale : Les auteurs ont déterminé qu'une plage d'échelles projetées de 1,5<rp<5 Mpc est optimale. Cette plage évite le régime à un halo (où rp<1,5 Mpc introduit des biais dus à la physique galaxies-halos) tout en maintenant un rapport signal sur bruit (SNR) suffisant, et reste distincte des échelles utilisées dans les analyses cosmologiques primaires.
- Mesure du biais photométrique : L'article introduit et valide la méthode M3, qui mesure le biais photométrique dans de plus grandes tranches de photo-z (Δzphoto=0,1) et ajuste l'évolution en décalage vers le rouge. Cette méthode performe de manière comparable à la M5 idéalisée (utilisant les vrais décalages vers le rouge) et surpasse significativement les méthodes de correction partielle précédentes.
- Tranchage spectroscopique : L'étude identifie un tranchage optimal en décalage vers le rouge spectroscopique de Δz≈0,05, équilibrant le besoin de points de données suffisants avec les erreurs systématiques introduites par la modélisation des tranches et les effets physiques tels que la magnification.
- Choix de l'estimateur : Les auteurs préconisent l'estimateur intégré de comptage de paires (Éq. 57), qui intègre le rapport des comptages de paires données-aléatoires, par rapport au rapport des comptages intégrés, trouvant qu'il offre une meilleure correction du masque et une interprétation directe de la pondération.
- Séparation des traceurs : L'article recommande d'utiliser un seul type de traceur spectroscopique (par exemple, ELGs ou LRGs) pour les corrélations croisées à un décalage vers le rouge spécifique afin d'éviter les biais provenant de propriétés différentes de connexion galaxies-halos (par exemple, l'effet de « conformité » entre galaxies rouges et bleues).
Résultats
- Précision : Le pipeline optimisé a contraint avec succès les décalages vers le rouge moyens et les écarts-types pour les dix tranches tomographiques (jusqu'à zphoto=1,6).
- Satisfaction des exigences : En utilisant l'approche SSM, la méthode a satisfait ou dépassé l'exigence d'Euclid de σ(⟨z⟩)<0,002(1+z) pour toutes les tranches et tous les patches. La méthode conservatrice SGP a produit des résultats comparables mais a montré des écarts légèrement plus importants pour certaines tranches spécifiques (1, 3 et 7), bien que ceux-ci soient toujours dans une plage acceptable compte tenu des contraintes de la simulation.
- Atténuation des biais : L'étude a identifié l'« approximation à une seule tranche » (négligeant les corrélations avec les tranches spectroscopiques voisines) et le régime à un halo comme principales sources de biais. En restreignant les échelles à >1,5 Mpc et en utilisant la correction de biais M3, ces biais ont été réduits à des niveaux cohérents avec les exigences.
- Comparaison avec les travaux antérieurs : Les résultats démontrent une amélioration significative par rapport à l'étude précédente Flagship 1 (Naidoo et al. 2023), avec des biais de décalage vers le rouge moyen plus faibles et des contraintes plus serrées. Cette amélioration est attribuée au plus grand volume de simulation, à la plage d'échelles optimisée, aux nouvelles méthodes de correction de biais et à la séparation des traceurs spectroscopiques.
Signification
L'article affirme que la technique des redshifts par regroupement est un composant central robuste et viable pour l'étalonnage des décalages vers le rouge de la mission Euclid. L'étude démontre que, avec le pipeline optimisé et des données factices réalistes, la technique peut satisfaire aux exigences de précision strictes nécessaires pour les analyses de lentilles gravitationnelles faibles et de regroupement de galaxies d'Euclid. Les auteurs soulignent que, bien que les résultats actuels soient optimistes (reposant sur des simulations et des corrections de biais spécifiques), l'identification des sources systématiques (comme les effets à un halo et les intrus) et le développement de stratégies d'atténuation fournissent une voie claire pour l'analyse des données réelles. Ce travail établit un cadre fiduciel (plage d'échelles, correction de biais, sélection de traceurs) qui peut être appliqué aux données réelles d'Euclid pour garantir la précision des contraintes cosmologiques.
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