Galaxy clustering with the Dark Energy Survey: measurement and systematics mitigation

• Autores: Martín Rodríguez Monroy
• Directores de la Tesis: Ignacio Sevilla Noarbe (dir. tes.), Eusebio Sánchez Álvaro (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2021
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 275
• Títulos paralelos:
  • Agrupamiento de galaxias con el Dark Energy Survey: medida y mitigación de sistemáticos
• Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Abel Barrio Uña (presid.), Antonio López Maroto (secret.), Jacobo Asorey Barreiro (voc.), David Alonso Monge (voc.), Violeta González Pérez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Astrofísica por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Astronomía y astrofísica
    • Cosmología y cosmogonía
      • Galaxias
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    De acuerdo con las observaciones realizadas durante las últimas décadas, el Universo se encuentra en un proceso de expansión acelerada. El agente responsable de este comportamiento es la llamada energía oscura, la cual actúa como un fluido de presión negativa. A pesar de tratarse de la componente más abundante del Universo, su naturaleza continúa siendo incierta. El modelo que proporciona la mejor descripción de las distintas observaciones cosmológicas es el llamado Modelo Cosmológico Estándar o LambdaCDM. Según este modelo, detrás de la energía oscura se encuentra la constante cosmológica, Lambda, cuyo parámetro de ecuación de estado es w=-1.

    El experimento Dark Energy Survey (DES) proporciona estimaciones sobre el valor de ciertos parámetros cosmológicos, como el contenido de materia, Omega-m, la amplitud de las fluctuaciones de materia, sigma-8, o el parámetro w para la energía oscura. Para la obtención de estos resultados, DES utiliza medidas de tres observables distintos: la correlación entre las posiciones donde se agrupan las galaxias, w(theta), la correlación entre las formas distorsionadas de las galaxias, xi+/-(theta), y la correlación entre posiciones y formas de galaxias, gamma-t(theta). Finalmente, la combinación de estos tres observables (3x2pt) permite obtener estimaciones mucho más estrictas y evitar efectos sistemáticos.

    El principal objetivo de esta tesis es la caracterización y mitigación de efectos sistemáticos observacionales que afectan a la medida de la función de correlación angular del agrupamiento de galaxias. Esto es un paso esencial para la correcta estimación de parámetros cosmológicos. Entre estos se encuentran efectos de las perturbaciones atmosféricas, tiempos de exposición o contaminación por estrellas. Uno de los objetivos específicos de esta tesis es la determinación de las correlaciones entre los efectos sistemáticos, caracterizados por mapas de las condiciones observacionales. Por otro lado, el siguiente objetivo principal es la obtención de los mapas de pesos correctores con los que poder eliminar los efectos sistemáticos de los datos. Para obtener esta corrección, se ha aplicado el método Iterative Systematics Decontamination, al cual se le han implementado adaptaciones y mejoras para tratar con mayores volúmenes de datos.

    Una vez obtenidos pesos correctores, se ha llevado a cabo el último objetivo de la tesis: la validación de la corrección. Para ello, se han utilizado simulaciones en combinación con métodos alternativos de descontaminación, como Elastic Net, lo que ha permitido evitar puntos ciegos en la metodología y proveer una estimación del error sistemático para su inclusión en la matriz de covarianza utilizada por el análisis 3x2pt de DES.

    Los resultados presentados en esta tesis muestran un gran nivel de robustez y han sido esenciales para la obtención de los resultados cosmológicos de DES. Tanto los resultados obtenidos solo con datos de DES como los derivados tras la combinación con datos de otros observables cosmológicos, como el fondo cósmico de microondas, suponen la estimación más precisa de parámetros cosmológicos y el test más exigente sobre la validez del modelo LambdaCDM hasta la fecha. Los valores obtenidos tras la combinación son Omega-m = 0.306+0.004/-0.005, sigma-8=0.804+0.008/-0.008 (LambdaCDM) y w=-1.031+0.030/-0.027 (wCDM).

    Finalmente, el análisis y resultados presentados en esta tesis suponen una referencia en el tratamiento de efectos sistemáticos observacionales y su validación para próximos análisis cosmológicos de DES y de futuros experimentos, como LSST y Euclid, en tanto que la mejora en el error estadístico está haciendo que las incertidumbres sistemáticas vayan cobrando más importancia.

  • English

    In the last decades, cosmology has become a precision science thanks to the observations from the cosmic microwave background (CMB) anisotropies and also from deep and wide cosmological surveys. These surveys observe hundreds of millions of galaxies, improving the statistical power of the data. This, together with the development of massive simulations and the improvement of computational techniques,has made it possible to test the CDM model, also known as the standard cosmological model or standard model of the Big Bang cosmology, to an unprecedented level of accuracy. The Big Bang theory is supported by observational evidence provided by the accelerated expansion of the Universe, the existence and properties of the CMB, the abundances of light elements and the large-scale structure (LSS) observed today. All these observations are explained with great accuracy by the CDM model. It is based on the cosmological principle, which states that there are no preferred positions or directions in the Universe, on the general theory of relativity,as the theory of the gravitational interaction, on inflation, which is a period of exponential expansion of the Universe occurred at its very beginning, and on two mysterious elements: dark matter, that explains the formation of the cosmological structures that we observe today, and dark energy in the form of a cosmological constant, , which explains the expansion rate of the Universe...