3x2pt in the context of large-scale structure analysis with stage-IV surveys

El camp de la cosmologia es troba actualment al llindar d’una nova era de precisió sense precedents gràcies a l’última generació de sondejos cosmològics. S’espera que els sondejos de fase IV proporcionin restriccions a nivell subpercentual sobre els paràmetres cosmològics del model Lambda CDM, l’anomenat model estàndard de la cosmologia. No només això, la gran quantitat de dades que generaran aquests sondejos permetrà l’exploració de models cosmològics alternatius més enllà de Lambda CDM, amb resultats preliminars del sondeig DESI que ja mostren indicis prometedors de nova física en relació amb la naturalesa de l’energia fosca. Els sondejos de fase IV proporcionaran mesuraments de milions de galàxies, cosa que permetrà caracteritzar la dinàmica de la formació i evolució de les estructures a l’Univers tardà. El desenvolupament d’una metodologia d’anàlisi adequada per a aquests sondejos futurs és crucial amb la finalitat d’extreure la informació cosmològica present en les dades sense incórrer en biaixos en els paràmetres inferits. Els treballs presentats en aquesta tesi s’han dut a terme en el context dels sondejos de fase IV. Tres d’ells exploren l’ús combinat de l’agrupament de galàxies, el lent gravitacional feble i el lent gravitacional galàxia–galàxia, l’anomenada anàlisi 3x2pt, dins de la metodologia d’anàlisi de l’estructura a gran escala utilitzant dades simulades similars a les dels sondejos de fase IV. El primer treball està dedicat a l’optimització de la selecció dels bins tomogràfics en desplaçament cap al roig amb l’objectiu específic de millorar les restriccions sobre els paràmetres d’un model d’energia fosca dinàmica. Hem desenvolupat un mètode per optimitzar de manera robusta i eficient la configuració tomogràfica per a l’anàlisi 3x2pt mitjançant un mostreig iteratiu de les mostres de galàxies font i lent. L’aplicació d’aquest mètode d’optimització dona lloc a millores en les restriccions dels paràmetres d’energia fosca dinàmica w0 i wa de l’ordre del 25% en comparació amb el cas àmpliament utilitzat de bins en desplaçament cap al roig d’amplada uniforme. El segon treball investiga el biaix cosmològic que pot sorgir en utilitzar l’anàlisi 3x2pt assumint un model incorrecte de gravetat. En particular, mesurem el biaix en la cosmologia inferida en assumir la Relativitat General en el modelatge d’un mock de galàxies simulat sota gravetat modificada. Utilitzem un conjunt de mocks de galàxies bessons generats amb dos models de gravetat: Relativitat General i la formulació de Hu–Sawicki de la gravetat f(R). L’anàlisi del mock de gravetat modificada va donar lloc a biaixos molt significatius en la cosmologia inferida. El biaix en les distribucions posteriors marginalitzades de {Omega_m, sigma_8} és de l’ordre de 12 sigma, igual que el biaix en el paràmetre S_8. El nostre treball mostra que assumir la Relativitat General en el modelatge del 3x2pt en analitzar un Univers amb gravetat modificada pot donar lloc a biaixos molt significatius. L’objectiu del tercer treball, encara en curs, és avaluar la viabilitat de modelar els vectors de dades 3x2pt fins a escales no lineals mitjançant l’ús de l’emulador SHAMe. El model SHAMe és una extensió del mètode Subhalo-Abundance-Matching, creat per poblar simulacions de matèria fosca amb galàxies. Proporciona un modelatge de la connexió galàxia–halo, cosa que dona lloc a observables precisos fins i tot a escales no lineals. Hem provat l’ús de l’emulador SHAMe per a la funció de correlació projectada i la funció de lent gravitacional galàxia–galàxia, assolint concordança amb les mesures corresponents de la simulació Flagship 2 fins a escales petites d’un arcmin2. Aquest treball pretén validar l’emulador SHAMe en el modelatge de les dades d’Euclid.