RT info:eu-repo/semantics/masterThesis
T1 Simulating the quasar distribution in the cosmic web
A1 Coloma Nadal, José María
A2 Máster Universitario en Astrofísica
AB En este trabajo investigamos un modelo de sesgo que describe con precisi´on la distribuci´on de qu´asares enel Universo. En particular, este modelo relaciona la distribuci´on de materia oscura con la de los qu´asares y sebasa en la clasificaci´on de la red c´osmica a diferentes escalas. La clasificaci´on relativa a las escalas m´as grandesse hace mediante los autovalores del tensor de mareas, es decir, depende del potencial gravitatorio. Por otrolado, la clasification relativa a las escalas m´as peque˜nas est´a relacionada con el campo de densidad de materiaoscura. Bajo el prop´osito the encontrar los par´ametros de nuestro modelo que mejor definan la distribuci´on dequ´asares en la red c´osmica, utilizamos un cat´alogo de referencia que se ha generado mediante el m´etodo SHAM.Este m´etodo asume que los qu´asares m´as luminosos (o masivos) se encuentran en los halos de materia oscuram´as masivos (con mayores velocidades circulares) de la simulaci´on cosmol´ogica de N cuerpos UNITSIM. Lafunci´on de luminosidad de qu´asares est´a basada en observaciones del Sloan Digital Sky Survey. Este cat´alogode referencia es una caja c´ubica cuyo lado mide 1000 h−1 Mpc.Para definir y estudiar el modelo de sesgo, necesitamos tambi´en un cat´alogo de imitaci´on. Este se generacon una simulaci´on de materia oscura que se pobla con qu´asares seg´un la ley de sesgo. La simulaci´on consisteen una caja c´ubica de las mismas dimensiones que el cat´alogo de referencia y que, a partir de la evoluci´on delas mismas condiciones inciales, evoluciona las part´ıculas de materia oscura en base a teor´ıa de perturbacioneslagrangianas. M´as concretamente, hemos utilizado el m´etodo Augmented Lagrangian Perturbation Theory paradefinir el campo de desplazamiento de las poisiciones iniciales hasta el desplazamiento al rojo donde centramosel estudio (z = 1.5). De esta forma, conseguimos obtener la red c´osmica de materia oscura a gran escala. Elpotencial gravitatorio nos permite clasificar la red c´osmica en nodos, filamentos, paredes y vacios. Adem´as,proponemos por primera vez una subclasificaci´on de estas regiones en t´erminos del campo de densidad que nosproporciona informaci´on sobre escalas m´as peque˜nas. Una vez disponemos de este campo de materia oscura,estudiamos en detalle las componentes deterministas (no locales y no lineales) y estoc´asticas del modelo de sesgo.La descripci´on de los efectos no locales, es decir que la distribuci´on de qu´asares en una regi´on no dependa solo desu entorno local, puede hacerse mediante una ley de potencias. El exponente de esta ley crece linealmente con elsesgo del espectro de potencias de los qu´asares respecto al de la materia oscura. De forma gen´erica, las galaxiasnecesitan una masa m´ınima para su formaci´on. Esto puede regularse imponiendo una funci´on escal´on quesuprima las densidades muy bajas. En este caso, el sesgo del espectro de potencias crece conforme se suprimenm´as regiones. Por otro lado, se conoce que la distribuci´on qu´asares guarda relaci´on con las de las galaxias conl´ıneas de emisi´on (ELGs), y estas no suelen encontrarse en los centros de las regiones de m´as altas densidad.Hemos modelado esto con una funci´on exponencial negativa que suprime los picos de densidad m´as altos queun determinado l´ımite. Al contrario que en el caso anterior, conforme m´as picos de densidad se supriman elsesgo ser´a menor, es decir, la distribuci´on de qu´asares ser´a m´as similar a la de la materia. Comprobamos que lasupresi´on de bajas y altas densidades puede modelarse de forma mucho m´as suave con funciones exponencialesdependientes de dos par´ametros libres en lugar de uno. La normalizaci´on de la ley de sesgo controla la densidadde objetos. Comprobamos, como cab´ıa esperar, que densidades m´as bajas dan lugar a sesgos mayores. Por´ultimo, esta ley contiene una componente estoc´astica asociada al hecho de que estamos trazando poblacionesdiscretas de galaxias (qu´asares) a partir una distribuci´on continua de materia oscura. Se puede tener encuentaesto generando realizaciones poissonianas o siguiendo una distribuci´on binomial negativa.Una vez conocemos la repercusi´on de los diferentes posibles par´ametros del modelo que define la distribuci´onde qu´asares se procede a reproducir la estad´ıstica del cat´alogo de referencia. Encontramos que, una vez se haaplicado la clasificaci´on de la red c´osmica de forma jer´arquica en las diferentes escalas, el modelo de sesgose puede reducir a una ley de potencias con exponente α, una densidad num´erica ⟨n⟩ en cada regi´on y unadesviaci´on poissoniana β que tiende a hacerse m´ınima. En este trabajo demostramos que la estad´ısica hastatercer orden del cat´alogo de referencia se puede reproducir con gran precisi´on. Concretamente, reproducimoscon una precisi´on menor al 5 por ciento el espectro de potencias consiguiendo, adem´as, ajustes precisos tantoen la funci´on de densidad de probabilidad (PDF) como en el biespectro. Se encuentran fuertes dependenciasen paredes y vac´ıos con la distribuci´on de materia oscura mientras que, para nodos y filamentos, las regionesde mayor densidad, la depencia se vuelve d´ebil. Esto podr´ıa ilustrar el hecho de que el ratio de formaci´onestelar de las galaxias, al interacionar con la red c´osmica, disminuye progresivamente. En base a futuro trabajo,preveemos todav´ıa mejoras en la precisi´on de estos ajustes por medio de clasificaciones de la red c´osmica enbase a t´erminos adicionales como podr´ıan ser aquellos que definen el sesgo no local a segundo orden. Por otra parte, para estimar incertidumbres en los par´ametros estamos preparando un ajuste por medio de cadenas deM´arkov por medio de la funci´on de densidad de probabilidad y del espectro de potencias. Los resultados quese han obtenido en este trabajo son potencionalmente relevantes para llevar a cabo an´alisis cosmol´ogicos de losexpeimentos DESI y EUCLID.
YR 2024
FD 2024
LK http://riull.ull.es/xmlui/handle/915/36663
UL http://riull.ull.es/xmlui/handle/915/36663
LA en
DS Repositorio institucional de la Universidad de La Laguna
RD 24-dic-2024