Observational Cosmology Using Large Imaging Surveys

Descripción del proyecto

Nuevos datos sobre la materia y la energía oscuras gracias a la información del satélite Euclid

La verdadera naturaleza de la materia y la energía oscuras sigue siendo una incógnita. Influyen en la evolución de las galaxias y las estructuras cósmicas a lo largo de miles de millones de años. Comprenderlas requiere mediciones precisas y modelos exactos de cómo se comporta la materia a escalas grandes y pequeñas. Sin embargo, la interpretación de estos datos (procedentes del satélite Euclid, lanzado por la Agencia Espacial Europea) es compleja, ya que los errores en la modelización de las poblaciones de las galaxias, los procesos astrofísicos o los efectos de los instrumentos pueden dar lugar a resultados engañosos. El equipo del proyecto OCULIS, financiado por el CEI, perfeccionará la forma de analizar los datos de Euclides. Los investigadores mejorarán las mediciones de las señales de las lentes y utilizarán métodos innovadores para relacionar las propiedades de las galaxias con la distribución de la materia. También corregirán los sesgos instrumentales, estudiarán las alineaciones de las galaxias y utilizarán los datos de Euclides para medir las masas estelares y el despojamiento de los halos de materia oscura.

Objetivo

The current standard model of cosmology successfully describes a variety of measurements, but its main ingredients, dark matter and dark energy, are a great mystery. ESA’s Euclid satellite is the biggest step forward towards solving this fundamental problem in physics. It is designed to reveal the nature of the dark constituents and gravity by measuring the growth of structure over most of cosmic time with unprecedented precision, but the interpretation of the data is complex: incorrect modelling of the galaxy populations, astrophysical processes or instrumental effects can easily be mistaken as evidence for new physics. To fully exploit the statistical power of Euclid, the intricacies of the data need to be understood, but we also need an accurate model of structure formation that can describe the interplay between galaxy formation, astrophysics, dark matter and cosmology.

OCULIS tackles both aspects by providing the best measurements of the lensing signal and using the Euclid data in novel ways to relate observed galaxy properties directly to the matter distribution. To do so, we will (i) use in-flight data to correct for instrumental biases; (ii) measure the intrinsic alignments of galaxies that contaminate the lensing signal; (iii) exploit Euclid’s unique ability to determine the lensing signal on small scales to directly determine the stellar masses of galaxies for the first time, and to study the tidal stripping of dark matter halos; (iv) use the results to inform models that describe the small-scale astrophysics in hydrodynamic simulations, yielding robust predictions of the cosmological signals. As cosmology coordinator of the Euclid mission, the PI is uniquely positioned to achieve these objectives. The synergetic approach of OCULIS exploits that Euclid is much more than a cosmology mission: it is also a prime dataset for the study of the formation and evolution of galaxies. By linking both science cases, OCULIS maximizes the scientific return of Euclid.