Validation of Synthetic Galaxy Catalogs

Joe Hollowed

Young Scientists Symposium Series

Argonne National Laboratory

November 14 2017

LSST

Large Synoptic Survey Telescope

SDSS Legacy

Sloan Digital Sky Survey

– 5 years (2000-2005)
– ~2.3×10⁸ objects
– ~8,400 deg² coverage
– 22.2 r-band magnitude limit
– 60.5 TB data volume

– 10 years (2022-2032)
– ~37.0×10⁹ objects
– ~20,000 deg² coverage
– 27.6 r-band magnitude limit
– 30 PB data volume

Next Generation Sky Surveys

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     1

LSST

Large Synoptic Survey Telescope

SDSS Legacy

Sloan Digital Sky Survey

– 5 years (2000-2005)
– ~2.3×10⁸ objects
– ~8,400 deg² coverage
– 22.2 r-band magnitude limit
– 60.5 TB data volume

– 10 years (2022-2032)
– ~37.0×10⁹ objects
– ~20,000 deg² coverage
– 27.6 r-band magnitude limit
– 30 PB data volume

Next Generation Sky Surveys

How should the community prepare for upcoming petascale data releases in the early 2020's?

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     1

QContinuum Simulation (1/16384 full sim)

Argonne National Laboratory

N-body simulations

Creating Synthetic Skies: ProtoDC2

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     2

QContinuum Simulation (1/16384 full sim)

Argonne National Laboratory

N-body simulations

Galaxy placement & tracking

Core Tracking

Creating Synthetic Skies: ProtoDC2

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     2

QContinuum Simulation (1/16384 full sim)

Argonne National Laboratory

Creating Synthetic Skies: ProtoDC2

N-body simulations

Galaxy placement & tracking

Galaxy placement & tracking

Galacticus, ray tracing, GalSim

Core Tracking

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     2

Analysis

Overview

Analysis

Validation

or

Modification

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     3

Analysis

Overview

Analysis

Validation

or

Modification

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     3

Analysis

Overview

Analysis

Validation

or

Modification

Next gen. analysis & processing pipeline testing

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     3

Example Validation Test

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     4

Galaxy Cluster Validation

  • Details of galaxy clustering are very sensitive to cosmology

 

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     5

Galaxy Cluster Validation

  • Details of galaxy clustering are very sensitive to cosmology

 

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     5


Redshift-space Distortions

z_\mathrm{cosmological}
z_\mathrm{cosmological} + z_\mathrm{peculiar} \rightarrow z_\mathrm{obs}

Galaxy Cluster Validation:

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     6

z_\mathrm{cosmological}
v_i = c(z_i-\bar{z})/(1+\bar{z})


Redshift-space Distortions

Galaxy Cluster Validation:

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     6

z_\mathrm{cosmological} + z_\mathrm{peculiar} \rightarrow z_\mathrm{obs}


Velocity Dispersion-Mass Relation

Galaxy Cluster Validation:

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     7

SPT-GMOS spectroscopic sample
 

Bayliss+ 2016, Figure 3


Velocity Segregation

Galaxy Cluster Validation:

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     8

Synthetic Catalog Release

  • Successful first-stage validation of ProtoDC2 announced to the LSST-DESC collaboration, catalog released and working groups can begin testing codes
     
  • Toward the future:
    • further refinement of protoDC2
    • large-scale synthetic skies (DC2)
    • LSST first light!

 

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     9

Thank You!

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     10

1+z_\mathrm{obs} = (1+z_\mathrm{pec})(1+z_\mathrm{H})
z_\mathrm{obs}-z_\mathrm{H} = z_\mathrm{pec}(1 + z_\mathrm{H})
1+z = \sqrt{ \dfrac{1+v/c}{1-v/c} } \rightarrow z\approx v/c
v_\mathrm{pec} = c(z_\mathrm{obs}-z_{H})/(1+z_{H})

    11/14/17                                                                                 YSSS 2017                                                                                     11