Equilibrando Viés, Bárions e Cortes de Escala na Análise LSST 3x2pt

Pesquisas de estágio IV, como o Legacy Survey of Space and Time (LSST), aprofundarão a investigação do regime não linear do universo, onde os efeitos sistemáticos do viés galáctico e do feedback bariônico se tornam proeminentes. Nesse contexto, parâmetros incômodos mal restringidos podem introduzir degenerescências significativas nas análises cosmológicas, comprometendo a precisão das inferências. A compreensão e a modelagem desses fenômenos são cruciais para extrair informações cosmológicas robustas de dados de levantamentos futuros.

Este trabalho apresenta uma análise 3x2pt abrangente para dados simulados do LSST Y1 e Y10, empregando o emulador BACCO. Este emulador é utilizado para modelar tanto a teoria de campo efetivo híbrido (HEFT) para o viés galáctico não linear quanto o feedback bariônico, por meio do mecanismo de barionificação. Nosso principal objetivo é estabelecer um equilíbrio adequado entre a complexidade do modelo e os cortes de escala aplicados, dedicando atenção especial às degenerescências dos parâmetros e aos impactos do feedback bariônico nos espectros de potência galáxia-matéria e galáxia-galáxia. A metodologia visa aprimorar a interpretação dos dados em escalas onde esses efeitos são mais pronunciados.

Inicialmente, investigamos a aplicabilidade de um modelo de viés linear. Nossos resultados indicam que tal modelo oferece restrições imparciais, em nível percentual, para os parâmetros cosmológicos $Ω_{\rm m}$ e $σ_8$ apenas até um corte de escala de $k_{\rm max}=0, 1\, h/$Mpc. Para explorar escalas menores e mais desafiadoras, onde a não linearidade se torna mais relevante, é imperativo adotar uma abordagem perturbativa mais sofisticada. Isso sublinha a necessidade de modelos mais complexos para capturar a física subjacente em regimes não lineares.

Em seguida, realizamos uma comparação detalhada entre o modelo HEFT e uma variante de viés mínimo, que incorpora termos fixos de ordem superior. Constatamos que esta última abordagem se mantém imparcial no contexto do modelo $Λ$CDM, mesmo em escalas mais curtas, até $k_{\rm max}=0, 7\, h/$Mpc. Esta descoberta é crucial, pois sugere uma alternativa promissora para modelar o viés galáctico em regimes não lineares. Demonstramos também que o viés de ordem superior pode, de fato, mimetizar a supressão bariônica observada nos espectros de potência. No entanto, é importante ressaltar que os efeitos bariônicos, por si só, não conseguem reproduzir toda a gama de comportamentos associados ao viés de ordem superior, indicando uma distinção fundamental entre esses dois fenômenos.

A detecção da massa total de neutrinos ($M_ν$) representa um dos objetivos primários da cosmologia observacional. Nossos resultados indicam que a detecção de $M_ν$ é viável tanto para os dados LSST Y1 quanto para Y10, em escalas de $k\geq0.3\, h/$Mpc. Essa possibilidade, contudo, depende criticamente da precisão com que as incertezas da foto-$z$ e os parâmetros incômodos relacionados são conhecidos e controlados. Observamos, no entanto, que o valor específico de $M_ν$ inferido não se mostra robusto em cenários simulados igualmente plausíveis. O valor de $M_ν$ pode ser significativamente enviesado pela adoção de um modelo de viés mínimo, o que ressalta a importância da escolha do modelo de viés na inferência de parâmetros cosmológicos fundamentais.

Para garantir a reprodutibilidade e a transparência de nossa análise, todo o processo foi conduzido utilizando um novo pipeline independente e de código aberto, denominado MGL, que é apresentado pela primeira vez neste trabalho. Este pipeline oferece uma ferramenta robusta para futuras investigações no regime não linear, permitindo que a comunidade científica valide e expanda nossos achados. A abordagem desenvolvida neste estudo contribui significativamente para o avanço das técnicas de análise de dados de levantamentos cosmológicos de estágio IV, fornecendo insights cruciais sobre como mitigar os desafios impostos pelo viés galáctico e pelo feedback bariônico.