A study of photometric redshifts and intrinsic alignments with PAUS and Euclid

Abstract

El camp de la cosmologia està experimentant una era sense precedents pel que fa a noves dades observacionals, amb els anomenats galaxy surveys. Això permetrà a la comunitat científica portar a terme mesures precises de l'estructura a gran escala de l'univers, millorant el nostre coneixement sobre el model cosmològic que millor el descriu. Aquesta tesi se centra en el càlcul de redshifts fotomètrics i en l’estudi dels intrinsic alignments (IA) de les galàxies amb el Physics of the Accelerating Universe Survey (PAUS) i Euclid.

En primer lloc, utilitzem PAUS per estimar les distàncies a les galàxies, a partir dels redshifts fotomètrics, per aproximadament 1.8 milions d'objectes en una àrea de 50 graus quadrats i una magnitud a la banda i<23. Amb un codi de template-fitting, calculem els redshifts fotomètrics i implementem una nova calibració dels punts-zero, que no requereix redshifts espectroscòpics. Definim una nova estimació dels redshifts fotomètrics, combinant dades de PAUS i de banda ampla, aconseguint qualitats un ordre de magnitud millor que les estimacions amb banda ampla, pel cas d’objectes brillants, i reduint també el nombre de valors atípics i el biaix. Analitzem la qualitat dels redshifts fotomètrics en funció del color de les galàxies, trobant valors similars per objectes vermells i blaus. A més a més, proporcionem distribucions de probabilitat calibrades dels redshifts fotomètrics de cada objecte.

Seguidament, utilitzant els redshifts fotomètrics calculats prèviament, mesurem el galaxy clustering (GC) i els IA de les galàxies als camps de PAUS, per 400000 objectes en el rang de redshift de 0.1

El campo de la cosmología está experimentando una era sin precedentes en cuanto a nuevos datos observacionales, con los llamados galaxy surveys. Esto permitirá a la comunidad científica llevar a cabo medidas precisas de la estructura a gran escala del universo, mejorando nuestro conocimiento respecto al modelo cosmológico que mejor lo describe. Esta tesis se centra en la estimación de redshifts fotométricos y el estudio de los intrinsic alignments (IA) con el Physics of the Accelerating Universe Survey (PAUS) y Euclid.

Primero, estimamos las distancias a las galaxias con PAUS, mediante redshifts fotométricos, para aproximadamente 1.8 millones de objetos en una área de 50 grados cuadrados hasta una magnitud en la banda i<23. Mediante un código de template-fitting, estimamos los redshifts fotométricos e implementamos una nueva calibración de los puntos-cero, que no requiere de redshifts espectroscópicos. Combinamos datos de PAUS y banda ancha, logrando redshifts fotométricos con una precisión un orden de magnitud mejor que las estimaciones de banda ancha, para objetos brillantes, y reduciendo el número de valores atípicos y el sesgo. Analizamos la calidad de los redshifts fotométricos en función del color de las galaxias, encontrando valores similares para objetos rojos y azules. Además, proporcionamos distribuciones de probabilidad calibradas de los redshifts fotométricos para cada objeto.

Seguidamente, utilizando los redshifts fotométricos previamente calculados, medimos el galaxy clustering (GC) y el IA de las galaxias de los campos de PAUS, para 400000 objetos en el rango de redshift de 0.1

The field of cosmology is undergoing an era of unprecedented new observational data, with galaxy surveys collecting information from billions of galaxies. This will enable the scientific community to perform precise measurements of the large-scale structure of the universe, enhancing our understanding about the cosmological model that best describes it. This thesis focuses on photometric redshift estimation and the study of intrinsic alignments (IA) with the Physics of the Accelerating Universe Survey (PAUS) and Euclid.

First, we employ PAUS to estimate the distances to galaxies, via photometric redshifts, for approximately 1.8 million objects in an area of 50 square degrees and down to i-band magnitude<23. We employ a template-fitting code to estimate photometric redshifts and implement a novel zero-point calibration, which does not require spectroscopic redshifts. We define an innovative weighting scheme, where the photometric redshift estimates from PAUS and broad-band (BB) data are combined. This allows us to achieve photometric redshift accuracies one order of magnitude better than BB estimates for bright objects, while reducing the number of outliers and the bias. We analyse the photometric redshift accuracy as a function of the galaxy colour, finding similar performances for red and blue objects. Additionally, we provide calibrated probability density distributions of the photometric redshifts for each object.

Next, using the previously computed photometric redshifts, we measure the galaxy clustering (GC) and the IA of galaxies in the PAUS fields, for 400000 objects in the redshift range 0.1