Euclid: Inferring star-formation history via cross-correlations of photometric clustering and shear with the cosmic infrared background
本文预测,Euclid 任务将通过光度聚类、弱引力透镜与宇宙红外背景的互相关分析,相比以往研究,显著改善对随宇宙时间变化的偏置加权恒星形成率密度以及晕占据分布参数的约束。
原作者: 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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想象一下,宇宙是一座巨大的、宇宙级的电影院。几十年来,天文学家一直试图通过观察恒星发出的光来观看这场演出的“主角”——星系。但问题在于:银幕被一层厚厚的、尘埃弥漫的雾气覆盖了。这层雾气由微小的颗粒组成,它们吸收了新生恒星发出的明亮光线,并将其重新辐射为一种温暖的红外光。这种光芒被称为宇宙红外背景(CIB)。它就像旧电视上的静电噪声,但它不仅仅是噪音,而是一幅将所有曾经形成的恒星全部融合在一起、呈现出模糊轮廓的灿烂地图。
棘手之处在于,这种“静电”来自四面八方,也来自不同的时代。它是来自近处星系的微光与来自数十亿光年外星系的光芒的混合体。试图弄清楚这层光芒中哪一部分属于哪个宇宙时代的,就像是在听一场所有人都在同时歌唱的合唱;你能听到音乐,但无法分辨谁在唱什么。科学家们想要了解“恒星形成史”——基本上就是宇宙在什么时候最忙于制造恒星,又在什么时候放慢了脚步。为此,他们需要一种方法来分离这些宇宙迷雾的层级。
这篇论文是一份预测,是一个关于名为 Euclid(欧几里得)的新型空间望远镜将如何帮助我们解开这个谜题的高科技模拟。研究人员正在测试一个聪明的技巧:他们不仅仅是观察那层雾状的红外光,而是会将它与星系所在位置的地图进行交叉引用。这就像是拥有一份合唱团成员名单(即星系),并将他们的声音与他们在雾气中唱出的特定音符相匹配。通过利用 Euclid 任务中极其清晰的星系位置和形状图谱,结合现有的红外数据,团队预测他们终于能够分离出这些宇宙迷雾的层级。他们并非在凭空猜测;他们正在通过详细的计算机模拟,来观察这种方法与旧的、模糊的地图相比效果如何。
该论文的主要发现是,Euclid 将成为一个游戏规则改变者。模拟显示,通过使用 Euclid 的数据,科学家将能够以比现有方法高出约两倍的精度来确定恒星形成的演化史。这就像是从颗粒感十足的黑白照片升级到了清晰的高清 4K 视频。研究还引入了一种使用“宇宙剪切”(cosmic shear)的新方法——这基本上是引力弯曲遥远星系光线的方式——来帮助分离层级,这种技术此前从未以这种方式被尝试过。
作者非常明确地指出,这些结果来自模拟,而非来自已完成实验的测量。他们还没有实际观察到新数据,因为 Euclid 仍在收集数据中。然而,他们的数学模型表明,Euclid 将把约束恒星形成过程的精度提高一倍。这意味着宇宙历史那张“模糊”的照片将会变得更加清晰。他们还发现,这种方法将有助于理顺他们模型中的一个特定混淆点,即两个不同的因素(星系其栖息地的质量以及它们制造恒星的效率)此前是如何混杂在一起的。有了 Euclid,这两个因素将被分开,从而提供更清晰的星系生长图景。
论文还将 Euclid 未来的能力与来自暗能量光谱仪(DESI)的现有数据进行了对比。模拟显示,仅靠星系聚类,Euclid 就能提供约 125 的信噪比;而当结合宇宙剪切数据时,总信号强度跃升至 132。相比之下,目前的 DESI 数据仅提供约 58 的信噪比。这不仅仅是一个小幅度的提升,而是一个巨大的飞跃,它将允许科学家以更详尽的细节观察恒星形成史,追溯到红移高达 2 的时期,这对应于宇宙更加年轻的时代。
论文中提到的一个有趣的细节是,红外图谱的质量至关重要。他们测试了清理红外数据中“静电”的两种不同方式。其中一种保留了更多可见天空的方法,在他们的模拟中表现得比另一种更好。这表明,我们处理原始数据的方式与望远镜本身同样重要。
最终,这篇论文是一份面向未来的蓝图。它告诉我们,通过将 Euclid 清晰的星系图谱与温暖、尘埃弥漫的宇宙红外背景相结合,我们将终于能够编写一部详尽的恒星形成史。我们不仅会知道恒星形成了,还会确切知道它们是在何时、何地以及以多高的效率形成的,从而将宇宙的模糊景象转化为一段清晰、生动的宇宙演化故事。
技术摘要:Euclid:通过光度聚类、剪切力与宇宙红外背景的互相关推断恒星形成历史
问题陈述
宇宙红外背景(CIB)编码了恒星形成的集成历史,因为它源于由年轻恒星加热的未解析星系中的尘埃。然而,由于 CIB 的投影特性,仅凭 CIB 观测极难区分不同红移处的贡献。以往的研究利用 CIB 与星系聚类的互相关来推断偏置加权后的恒星形成率密度(⟨bρSFRD⟩),但这些分析受限于现有数据集(如 DESI Legacy Imaging Surveys)的深度和统计效力。因此,需要预测即将到来的 Euclid 任务(凭借其广泛的光度星系和弱引力透镜观测)如何改进对恒星形成历史及底层晕占据分布(HOD)参数的约束。
方法论
作者进行了一项预报性的层析互相关分析,将模拟的 Euclid 光度星系聚类和弱引力透镜数据与 Planck CIB 观测相结合。该方法流程如下:
- 理论框架: 分析采用晕模型(halo model)来描述三维相关性。星系聚类(Cgg)、CIB 自相关(Cνν)以及互相关(Cgν 和 Cϵν)的角功率谱使用林布尔近似(Limber approximation)进行建模(在 ℓmin=100 处设置了保守截断)。
- 示踪体与核函数(Kernels):
- 星系聚类: 被建模为物质密度场的偏置示踪体。分析使用了基于 Euclid 光度样本的 13 个层析红移分量(z≈0 到 $2.5$)。
- 弱引力透力(宇宙剪切力): 被建模为一个自旋-2 场。为了实现与 CIB 的层析互相关,作者应用了 Bernardeau–Nishimichi–Taruya (BNT) 零化技术。该技术将积分剪切核转化为红移空间的局部核,从而满足 CIB 核相对于示踪体核变化缓慢的要求。
- CIB: 被建模为恒星形成率密度(SFRD)的示踪体。CIB 强度通过来自 Planck 观测(具体为 545 GHz 通道,并与 353 和 857 GHz 进行对比)的径向核与 SFRD 建立联系。
- HOD 建模: 恒星形成效率采用 Maniyar 等人 (2021) 的模型进行参数化,该模型区分了中心星系和卫星星系的贡献。该模型依赖于四个参数:最大效率(ηmax)、特征晕质量(Mmax)、效率函数的宽度(σ0)以及特征时间尺度(τ)。
- 统计分析: 执行了 Fisher 信息矩阵分析以预报约束情况。协方差矩阵包括高斯信号噪声和散粒噪声。分析比较了两种 Planck CIB 清理管线:Lenz 等人 (2019) 的图谱(覆盖与 Euclid 重叠区域的 ∼17%)和 GNILC 清理后的图谱(覆盖 ∼27%)。
主要贡献
- 首次将宇宙剪切力应用于 CIB 互相关: 本文提出并实现了使用 BNT 转换后的宇宙剪切力核与 CIB 进行互相关,从而为除了星系聚类之外,提供了探测 SFRD 演化的独立手段。
- 层析模板拟合: 作者利用模板拟合方法提取随红移变化的 ⟨bρSFRD⟩,而不假设显式的 SFR 模型,而是依赖于角功率谱。
- 全面的预报研究: 本研究提供了详细的 Euclid 任务预报,量化了其相对于现有数据集(DELS)在约束能力上的预期提升,并评估了不同 CIB 清理程序和尺度截断(kmax)的影响。
结果
- 对 ⟨bρSFRD⟩ 的约束: 与以往使用相同方法在 DELS 数据上的分析相比,Euclid 预计将在所有红移分量上将 ⟨bρSFRD⟩ 的约束紧缩约 2 倍。星系聚类与宇宙剪切力的联合分析产生的总信噪比(S/N)为 132,而 DELS 类数据集为 58。
- HOD 参数约束: 分析预报了在约束 HOD 参数方面的显著改进。具体而言,Euclid 预计将比 DELS 减少约 2.5 倍的边际不确定性。
- ηmax 与 log10(Mmax/M⊙) 之间的简并性被显著打破。
- σ0 和 τ 的精度提高了约 150%。
- 天区覆盖与清理的影响: 使用 GNILC 清理后的 Planck 图谱(27% 天区重叠)比使用 Lenz 等人 (2019) 图谱(17% 重叠)能获得一致更紧的约束,这主要是由于增加的有效天区比例降低了统计不确定性。
- 小尺度敏感性: 将分析扩展到较小尺度(kmax=0.3 Mpc−1)带来了适度的改进(约束提升约 10–17%),但受到 HOD 模型失效和非线性效应的限制,而这些效应在本次预报中并未得到充分建模。
意义
本文声称,将 Euclid 的深场、宽场光度及弱引力透镜调查与 CIB 观测相结合,将为探测跨越宇宙时标的大尺度恒星形成历史提供一种强大的、模型无关的工具。通过收紧偏置加权的 SFRD 约束并打破 HOD 参数的简并性,这种方法将增强对星系形成与演化的理解。作者强调,尽管目前的 CIB 清理限制了天区重叠,但 Euclid 的统计效力仍将代表相对于现有数据集的重大进步,从而允许在不依赖显式 SFR 模型的情况下,更精确地重建恒星形成历史。
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