DESI:n ja SDSS:n galaksijoukkotutkimusten vertailu
Ojanperä, Miska (2025-11-18)
DESI:n ja SDSS:n galaksijoukkotutkimusten vertailu
(18.11.2025)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026021112715
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026021112715
Tiivistelmä
Suuret galaksiotokset muodostavat tärkeimmän tutkimusaineiston pyrkimyksessämme ymmärtää ja kartoittaa maailmankaikkeuden rakennetta ja evoluutiota. Galaksiotosten laajuus, syvyys, aallonpituusalue ja havaintomenetelmät poikkeavat huomattavasti toisistaan. Tämä vaikuttaa merkittävästi aineiston pohjalta tehtyyn tutkimukseen ja päätelmiin. Tutkimuksen tekijän on ymmärrettävä havaintoaineiston asettamat rajoitukset ja mitä päätelmiä aineistosta voi tehdä.
Tämä tutkimus käsittelee DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) Legacy Survey -aineistojen DR9:n (Data Release 9) ja DR10:n (Data Release 10) pohjalta tehtyä, pääasiassa fotometrista ja osin spektroskooppista galaksijoukkotutkimusta (DESIG), sekä SDSS (Sloan Digital Sky Survey) DR10:n pohjalta tehtyä spektroskooppista galaksijoukkotutkimusta (SDSSG). DESIG hyödyntää tiheysetsintää galaksijoukkojen löytämiseksi ja SDSSG FoF (Friends of Friends) -algoritmia. Tämän tutkimuksen tavoitteena on vertailla näitä kahdella täysin eri menetelmällä saatua galaksijoukkotutkimusta.
Työn ensimmäisessä osassa verrattiin SDSSG:n ja DESIG:n galaksijoukkojen yleisiä ominaisuuksia punasiirtymän funktiona. Näitä olivat rikkaus, magnitudi, säde ja massa. Myös DESIG:n pelkkiä spektroskooppisia kohteita verrattiin erikseen SDSSG:hen. Näistä havaittiin, että aineistoissa on merkittäviä eroja kaikkien ominaisuuksien välillä.
Tämän jälkeen kummastakin aineistosta identifioitiin samat galaksijoukot. Galaksijoukkoparit löydettiin hyödyntämällä Python-kirjasto Scipy:n luokkaa cDKTree, jolla lähimmät parit löydettiin eukliidisen etäisyyden avulla karteesiseen koordinaatistoon muutetuista deklinaatiosta, rektaskensiosta ja punasiirtymästä, joka oli muutettu mukana liikkuvaksi etäisyydeksi. Tästä poistettiin virheelliset identifioinnit rajaamalla deklinaation ja rektaskension absoluuttiseksi virheeksi 0.0001 deg. Tämän jälkeen aineistosta vielä poistettiin ne parit, joissa suuremman DESIG:n galaksijoukon sisällä oli useampi pienempi SDSSG:n galaksijoukko. Tämän jälkeen galaksijoukkopareja jäi 2 096.
Näitä galaksijoukkopareja ja niissä olevia samoja galakseja (jotka saatiin cDKTree:n ja deklinaation ja rektaskension absoluuttisten virheiden avulla) verrattiin ja havaittiin, että galaksijoukkoparien ominaisuudet eroavat yhä merkittävästi. Muun muassa DESIG:n galaksien punasiirtymävirheet osoittautuivat jopa 100 - 1 000 kertaa suuremmiksi kuin SDSSG:n. Galaksien magnitudit olivat ainoat ominaisuudet, jotka olivat aineistojen välillä samoja.
Lopuksi tässä tutkimuksessa etsittiin luottamusrajaa, jolla tutkimukset olisivat edes osittain vertailukelpoisia massan, säteen ja rikkauden avulla. Niistä havaittiin, että DESIG:n ja SDSSG:n galaksijoukkoparien massat vastaavat parhaiten toisiaan massasuhdejakauman mediaaniarvon ollessa välillä 0.5 - 1.5, kun SDSSG:n valittujen galaksijoukkojen rikkaus on vähintään 16.
Tämä tutkimus käsittelee DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) Legacy Survey -aineistojen DR9:n (Data Release 9) ja DR10:n (Data Release 10) pohjalta tehtyä, pääasiassa fotometrista ja osin spektroskooppista galaksijoukkotutkimusta (DESIG), sekä SDSS (Sloan Digital Sky Survey) DR10:n pohjalta tehtyä spektroskooppista galaksijoukkotutkimusta (SDSSG). DESIG hyödyntää tiheysetsintää galaksijoukkojen löytämiseksi ja SDSSG FoF (Friends of Friends) -algoritmia. Tämän tutkimuksen tavoitteena on vertailla näitä kahdella täysin eri menetelmällä saatua galaksijoukkotutkimusta.
Työn ensimmäisessä osassa verrattiin SDSSG:n ja DESIG:n galaksijoukkojen yleisiä ominaisuuksia punasiirtymän funktiona. Näitä olivat rikkaus, magnitudi, säde ja massa. Myös DESIG:n pelkkiä spektroskooppisia kohteita verrattiin erikseen SDSSG:hen. Näistä havaittiin, että aineistoissa on merkittäviä eroja kaikkien ominaisuuksien välillä.
Tämän jälkeen kummastakin aineistosta identifioitiin samat galaksijoukot. Galaksijoukkoparit löydettiin hyödyntämällä Python-kirjasto Scipy:n luokkaa cDKTree, jolla lähimmät parit löydettiin eukliidisen etäisyyden avulla karteesiseen koordinaatistoon muutetuista deklinaatiosta, rektaskensiosta ja punasiirtymästä, joka oli muutettu mukana liikkuvaksi etäisyydeksi. Tästä poistettiin virheelliset identifioinnit rajaamalla deklinaation ja rektaskension absoluuttiseksi virheeksi 0.0001 deg. Tämän jälkeen aineistosta vielä poistettiin ne parit, joissa suuremman DESIG:n galaksijoukon sisällä oli useampi pienempi SDSSG:n galaksijoukko. Tämän jälkeen galaksijoukkopareja jäi 2 096.
Näitä galaksijoukkopareja ja niissä olevia samoja galakseja (jotka saatiin cDKTree:n ja deklinaation ja rektaskension absoluuttisten virheiden avulla) verrattiin ja havaittiin, että galaksijoukkoparien ominaisuudet eroavat yhä merkittävästi. Muun muassa DESIG:n galaksien punasiirtymävirheet osoittautuivat jopa 100 - 1 000 kertaa suuremmiksi kuin SDSSG:n. Galaksien magnitudit olivat ainoat ominaisuudet, jotka olivat aineistojen välillä samoja.
Lopuksi tässä tutkimuksessa etsittiin luottamusrajaa, jolla tutkimukset olisivat edes osittain vertailukelpoisia massan, säteen ja rikkauden avulla. Niistä havaittiin, että DESIG:n ja SDSSG:n galaksijoukkoparien massat vastaavat parhaiten toisiaan massasuhdejakauman mediaaniarvon ollessa välillä 0.5 - 1.5, kun SDSSG:n valittujen galaksijoukkojen rikkaus on vähintään 16.