Euclid: Inferring star-formation history via cross-correlations of photometric clustering and shear with the cosmic infrared background
Questo articolo prevede che la missione Euclid, attraverso le correlazioni incrociate tra il clustering fotometrico e il lensing debole con il fondo infrarosso cosmico, migliorerà significativamente i vincoli sulla densità del tasso di formazione stellare pesata dal bias e sui parametri della distribuzione di occupazione degli aloni attraverso il tempo cosmico rispetto agli studi precedenti.
Autori originali: 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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Immaginate l'universo come un gigantesco cinema cosmico. Per decenni, gli astronomi hanno cercato di guardare le "stelle" dello spettacolo — le galassie — osservando la luce che emettono. Ma c'è un problema: lo schermo è coperto da una fitta nebbia polverosa. Questa nebbia è composta da minuscoli granelli che assorbono la luce brillante delle stelle nascenti e la riemettono sotto forma di un debole bagliore infrarosso. Questo bagliore è chiamato Fondo Cosmico a Infrarossi (CIB). È come l'interferenza su una vecchia TV, ma invece di essere semplice rumore, è in realtà una mappa luminosa di ogni stella che si è mai formata, tutto mescolato in un'unica grande immagine sfocata.
La parte complicata è che questo "rumore" proviene da ovunque e da ogni epoca. È un mix di luce proveniente da galassie vicine e galassie lontane miliardi di anni luce. Cercare di capire a quale parte del bagliore appartenga quale epoca dell'universo è come cercare di ascoltare un coro dove tutti cantano contemporaneamente; si sente la musica, ma non si riesce a distinguere chi sta cantando cosa. Gli scienziati vogliono conoscere la "storia della formazione stellare" — fondamentalmente, quando l'universo è stato più attivo nel creare stelle e quando ha rallentato. Per farlo, hanno bisogno di un modo per separare gli strati della nebbia cosmica.
Questo articolo è una previsione, una simulazione ad alta tecnologia, su come un nuovo telescopio spaziale chiamato Euclid aiuterà a risolvere questo enigma. I ricercatori stanno testando un trucco ingegnoso: invece di limitarsi a guardare la luce infrarossa nebulosa, incroceranno i dati con una mappa di dove si trovano le galassie. Pensate a questo come ad avere una lista di chi è presente nel coro (le galassie) e abbinare le loro voci alle note specifiche che stanno cantando nella nebbia (il CIB). Utilizzando le mappe incredibilmente nitide delle posizioni e delle forme delle galassie di Euclid, combinate con i dati infrarossi esistenti, il team prevede di poter finalmente separare gli strati della nebbia cosmica. Non stanno solo tirando a indovinare; stanno eseguendo simulazioni al computer dettagliate per vedere quanto bene questo metodo funzionerà rispetto alle mappe più vecchie e sfocate.
Il risultato principale di questo articolo è che Euclid sarà un punto di svolta. Le simulazioni mostrano che, utilizzando i dati di Euclid, gli scienziati saranno in grado di determinare la storia della formazione stellare con una precisione circa doppia rispetto ai metodi attuali. È come passare da una foto sgranata in bianco e nero a un video 4K ad alta definizione. Lo studio introduce anche un nuovo modo per utilizzare lo "shear cosmico" — che è essenzialmente il modo in cui la gravità piega la luce delle galassie distanti — per aiutare a separare gli strati, una tecnica che non è mai stata provata in questo modo.
Gli autori sono molto chiari nel dire che questi sono risultati derivanti da simulazioni, non misurazioni di un esperimento concluso. Non hanno ancora guardato i nuovi dati perché Euclid sta ancora raccogliendo informazioni. Tuttavia, i loro modelli matematici suggeriscono che Euclid stringerà i vincoli sulla formazione delle stelle attraverso il tempo di un fattore due. Ciò significa che l'immagine "sfocata" della storia dell'universo diventerà molto più nitida. Hanno anche scoperto che questo metodo aiuterà a sciogliere una specifica confusione nei loro modelli, dove due fattori diversi (quanto è pesante la "casa" della galassia e quanto è efficiente nel creare stelle) erano precedentemente mescolati. Con Euclid, questi due fattori saranno separati, offrendo un quadro molto più chiaro di come crescono le galassie.
L'articolo confronta anche la futura potenza di Euclid con i dati attuali del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Le simulazioni mostrano che Euclid fornirà un rapporto segnale-rumore di circa 125 per il solo raggruppamento delle galassie, e quando combinato con i dati dello shear cosmico, la forza totale del segnale sale a 132. Al contrario, i dati attuali di DESI offrono solo un rapporto segnale-rumore di circa 58. Questo non è solo un piccolo miglioramento; è un salto enorme che permetterà agli scienziati di vedere la storia della formazione stellare con molto più dettaglio, arrivando fino a redshift di 2, che corrisponde a un'epoca in cui l'universo era molto più giovane.
Un dettaglio interessante che l'articolo nota è che la qualità delle mappe infrarossi è fondamentale. Hanno testato due modi diversi per pulire il "rumore" nei dati infrarossi. Un metodo, che mantiene più cielo visibile, funziona meglio nelle loro simulazioni rispetto all'altro. Ciò suggerisce che il modo in cui elaboriamo i dati grezzi è importante tanto quanto il telescopio stesso.
In definitiva, questo articolo è un progetto per il futuro. Ci dice che, combinando le nitide mappe delle galassie di Euclid con il caldo e polveroso bagliore del Fondo Cosmico a Infrarossi, saremo finalmente in grado di scrivere un libro di storia dettagliato della formazione stellare. Non sapremo solo che le stelle si sono formate; sapremo esattamente quando, dove e con quanta efficienza lo hanno fatto, trasformando una sfocatura cosmica in una storia chiara e vibrante dell'evoluzione del nostro universo.
Sintesi Tecnica: Euclid: Inferire la storia della formazione stellare tramite correlazioni incrociate tra l'aggregazione fotometrica e lo shear con il fondo cosmico a infrarossi
Problematica
Il Fondo Cosmico a Infrarossi (CIB) codifica la storia integrata della formazione stellare, poiché deriva dalla polvere riscaldata da giovani stelle in galassie non risolte. Tuttavia, la natura proiettata del CIB rende estremamente difficile distinguere i contributi da sorgenti a diversi redshift utilizzando esclusivamente le osservazioni del CIB. Studi precedenti hanno utilizzato le correlazioni incrociate tra il Colo di aggregazione delle galassie e il CIB per inferire la densità del tasso di formazione stellare pesata dal bias (⟨bρSFRD⟩), ma queste analisi sono state limitate dalla profondità e dal potere statistico degli attuali set di dati (ad esempio, i DESI Legacy Imaging Surveys). È necessario prevedere come la prossima missione Euclid, con i suoi estesi sondaggi fotometrici di galassie e di lensing debole, possa migliorare i vincoli sulla storia della formazione stellare e sui parametri sottostanti della Distribuzione di Occupazione degli Aloni (HOD).
Metodologia
Gli autori eseguono un'analisi di previsione di correlazione incrociata tomografica combinando dati simulati di aggregazione di galassie fotometriche e lensing debole di Euclid con osservazioni del CIB di Planck. La metodologia procede come segue:
- Quadro Teorico: L'analisi adotta il modello dell'alone per descrivere le correlazioni 3D. Gli spettri di potenza angolare per l'aggregazione delle galassie (Cgg), l'auto-correlazione del CIB (Cνν) e le correlazioni incrociate (Cgν e Cϵν) sono modellati utilizzando l'approssimazione di Limber (con un cutoff conservativo a ℓmin=100).
- Traccianti e Kernel:
- Aggregazione delle Galassie: Modellata come un tracciante distorto (biased) del campo di densità della materia. L'analisi utilizza 13 bin tomografici di redshift (z≈0 a $2.5$) basati sul campione fotometrico di Euclid.
- Lensing Debole (Cosmic Shear): Modellato come un campo spin-2. Per consentire la correlazione incrociata tomografica con il CIB, gli autori applicano la tecnica di nulling di Bernardeau–Nishimichi–Taruya (BNT). Questa trasforma il kernel di shear integrato in kernel localizzati in redshift, soddisfacendo il requisito che il kernel del CIB vari lentamente rispetto al kernel del tracciante.
- CIB: Modellato come un tracciante della densità del tasso di formazione stellare (SFRD). L'intensità del CIB è collegata alla SFRD tramite un kernel radiale derivato dalle osservazioni di Planck (specificamente il canale a 545 GHz, con confronti a 353 e 875 GHz).
- Modellazione HOD: L'efficienza della formazione stellare è parametrizzata utilizzando il modello di Maniyar et al. (2021), che separa i contributi delle galassie centrali e satelliti. Il modello dipende da quattro parametri: efficienza massima (ηmax), massa caratteristica dell'alone (Mmax), la larghezza della funzione di efficienza (σ0) e una scala temporale caratteristica (τ).
- Analisi Statistica: Viene eseguita un'analisi della matrice di informazione di Fisher per prevedere i vincoli. La matrice di covarianza include il rumore del segnale gaussiano e il rumore di shot. L'analisi confronta due pipeline di pulizia del CIB di Planck: le mappe di Lenz et al. (2019) (che coprono circa il 17% della sovrapposizione del cielo con Euclid) e le mappe pulite con GNILC (che coprono circa il 27%).
Contributi Chiave
- Prima Applicazione dello Shear Cosmico alle Correlazioni Incrociate del CIB: Il documento propone e implementa l'uso di kernel di shear cosmico trasformati con BNT per correlare incrociatamente con il CIB, fornendo una sonda indipendente dell'evoluzione della SFRD insieme all'aggregazione delle galassie.
- Fitting di Template Tomografico: Gli autori utilizzano un approccio di fitting di template per estrarre ⟨bρSFRD⟩ come funzione del redshift senza assumere un modello esplicito di SFR, affidandosi invece agli spettri di potenza angolare.
- Previsione Esaustiva: Lo studio fornisce previsioni dettagliate per la missione Euclid, quantificando il miglioramento atteso nella capacità di vincolo rispetto ai dataset attuali (DELS) e valutando l'impatto di diverse procedure di pulizia del CIB e dei cutoff di piccola scala (kmax).
Risultati
- Vincoli su ⟨bρSFRD⟩: Rispetto alle analisi precedenti che utilizzano la stessa metodologia su dati DELS, si prevede che Euclid stringa i vincoli su ⟨bρSFRD⟩ in tutti i bin di redshift di un fattore di circa 2. L'analisi congiunta dell'aggregazione delle galassie e dello shear cosmico produce un rapporto segnale-rumore (S/N) totale di 132, rispetto a 58 per il dataset di tipo DELS.
- Vincoli sui Parametri HOD: L'analisi prevede miglioramenti significativi nel vincolare i parametri HOD. Nello specifico, si prevede che Euclid riduca le incertezze marginalizzate di un fattore di circa 2,5 rispetto a DELS.
- La degenerazione tra ηmax e log10(Mmax/M⊙) viene significativamente sciolta.
- La precisione su σ0 e τ è migliorata di circa il 150%.
- Impatto della Copertura del Cielo e della Pulizia: L'uso di mappe Planck pulite con GNILC (27% di sovrapposizione del cielo) produce costantemente vincoli più stretti rispetto all'uso delle mappe di Lenz et al. (2019) (17% di sovrapposizione), principalmente a causa dell'aumento della frazione di cielo che riduce le incertezze statistiche.
- Sensibilità alle Piccole Scale: Estendere l'analisi a scale più piccole (kmax=0.3 Mpc−1) offre miglioramenti modesti (circa 10–17% nei vincoli) ma è limitato dal breakdown del modello HOD e dagli effetti non lineari, che non sono completamente modellati in questa previsione.
Significato
Il documento afferma che la combinazione dei sondaggi fotometrici profondi e a largo campo di Euclid con le osservazioni del CIB fornirà uno strumento potente e indipendente dal modello per sondare la storia della formazione stellare su larga scala attraverso il tempo cosmico. Stringendo i vincoli sulla SFRD pesata dal bias e sciogliendo le degenerazioni nei parametri HOD, questo approccio migliorerà la comprensione della formazione e dell'evoluzione delle galassie. Gli autori sottolineano che, sebbene l'attuale pulizia del CIB limiti la sovrapposizione del cielo, il potere statistico di Euclid rappresenterà comunque un grande avanzamento rispetto ai dataset esistenti, permettendo una ricostruzione più precisa della storia della formazione stellare senza dipendere da modelli espliciti di SFR.
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Scelto da ricercatori di Stanford, Cambridge e dell'Accademia francese delle scienze.
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