Analytic Minkowski Functionals of the Cosmic Microwave Background: Second-order Non-Gaussianity with Bispectrum and Trispectrum
导出了二维随机场中Minkowski泛函的解析公式，其中考虑了双谱和三谱同时存在时的二阶非高斯效应。这组公式提供了一个很有前途的方法来约束宇宙的原始非高斯性的温度波动的宇宙微波背景辐射。在局部型非高斯的情况下，Minkowski泛函由二次和三次参数的幂$f_{\rm NL}$和$g_{\rm NL}$解析给出。我们的公式并不局限于这个特定的模型，并适用于广泛的一类非高斯模型。的解析公式进行了比较，从非高斯实现的温度图的数值评估，表现出非常好的协议。
2010-03-04 astro-ph.CO
Fast Estimation of Gravitational and Primordial Bispectra in Large Scale Structures
我们提出了一个快速估计的全暗物质的三维粒子分布的双谱依赖于一个可分离的模态展开的双谱的实现。精确双谱估计的计算成本相对于仿真演化是可以忽略的，因此各向同性双谱可以在评估功率谱时用作标准诊断。作为一个应用程序，我们测量的引力和原始暗物质双谱的演化$N$体模拟高斯和非高斯初始条件的本地，等边，正交和扁平的形状。将结果与使用3D可视化，3D形状相关性和累积双谱信噪比的理论模型进行比较，所有这些都可以非常快速地进行评估。我们测量的双谱由$\mathcal{O}(50)$系数确定，它可以用作非线性区域和非高斯初始条件下的拟合公式。在非线性制度与$k<2h\,\mathrm{Mpc}^{-1}$，我们发现一个很好的相关性之间的测量暗物质双谱和一个简单的模型的基础上的“恒定”双谱加上（非线性）树级引力双谱。在相同的范围内的非高斯模拟，我们发现一个很好的相关性之间的测量额外的双谱和一个恒定的模型加上（非线性）树级原始双谱。我们证明了非高斯双谱的常数贡献可以理解为引力双谱中常数模的时移，这是由单晕模型激发的。该额外的非高斯常数贡献的最终振幅与原始双谱中的常数模式的初始振幅直接相关。我们还评论了规则网格和玻璃初始条件对双谱的影响。
2012-07-24 astro-ph.CO
Primordial Power Spectrum and Bispectrum from Lattice Simulations of Axion-U(1) Inflation
本文通过晶格模拟研究轴子U(1)膨胀的原初功率谱与双谱，揭示了非高斯性特征及耦合强度的影响，提出新的约束方法。
2025-11-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Modelling the post-reionization neutral hydrogen (${\rm HI}$) 21-cm bispectrum
测量后再电离21厘米双谱$B_{\rm HI}(\mathbf{k_1},\mathbf{k_2},\mathbf{k_3})$使用各种即将到来的强度映射实验举行的潜力，以确定宇宙学参数在一个高水平的精度。在本文中，我们估计了21厘米双谱的$z$范围$1 \le z \le 6$使用中性氢（${\rm HI}$）分布的半数值模拟。我们确定的$k$和$z$范围内的21厘米的双谱可以充分利用二阶微扰理论的预测建模，我们用它来预测红移的线性和二次${\rm HI}$偏置参数$b_1$和$b_2$分别演变。的$b_1$值被发现减少几乎线性减少$z$，并在较早的预测通过建模的21厘米功率谱$P_{\rm HI}(k)$是在良好的协议。$b_2$值随着$z$的降低而急剧下降，在$z \sim 3$处变为零，并在$z<2$处达到几乎恒定的值$b_2 \approx - 0.36$。我们提供了多项式拟合公式为$b_1$和$b_2$作为$z$的功能。这里提出的建模预计将是有用的，在未来的努力，以确定宇宙学参数和约束原始的非高斯使用21厘米双谱。
2019-07-03 astro-ph.CO
Cosmic Microwave Background Bispectrum from the Lensing--Rees-Sciama Correlation Reexamined: Effects of Non-linear Matter Clustering
由依赖于时间的引力势和弱引力透镜效应之间的关联产生的宇宙微波背景（CMB）的双谱提供了一种直接测量暗能量对CMB影响的方法。这种双谱也被认为是所谓的“局部形式”原始双谱的最重要的污染，它可以用来排除所有的单场暴胀模型。在本文中，我们重新审视非线性物质聚类的影响，这双谱。我们比较了三种不同的方法：三阶微扰理论（3 PT），和两个经验拟合公式在文献中，发现详细的非线性建模似乎不是很重要，因为大多数的信号噪声来自压缩三角形，在线性政权的相关性占主导地位。由宇宙方差主导的实验的预期信噪比高达$l_{\rm max}=1500$约为5，这比包括非线性的先前估计小得多，但与基于线性计算的估计一致。我们发现，线性和非线性预测之间的差异是不可检测的，并没有改变本地形式的原始非高斯性的污染。
2012-04-24 astro-ph.CO
The statistics of peaks of weakly non-Gaussian random fields: Effects of bispectrum in two- and three-dimensions
给出了弱非高斯性随机场峰值统计量的解析表达式。具体地说，峰的丰度和空间相关性由公式表示，这些公式只能通过几乎一维积分来评估。我们假设非高斯性足够弱，使得它由双谱的线性项表示。公式在$N$维空间中给出，在$N=1,2,3$维空间中给出.在引力诱导弱非高斯性的假设下，计算了宇宙密度场和弱透镜场的峰值统计。本文的公式在宇宙学场的统计分析中有许多应用。
2020-01-16 astro-ph.CO
Perturbation Theory Remixed II: Improved Modeling of Nonlinear Bispectrum
本文提出将n阶欧拉扰动理论（nEPT）应用于实空间物质双谱建模以改进标准扰动理论（SPT），通过与N体模拟比较表明其在广泛尺度上匹配更好，且发现其建模精度受σ₈(z)控制，6EPT可翻倍有效范围但n≥5时对分辨率敏感。
2024-11-27 astro-ph.CO
Fitting formulae of the reduced-shear power spectrum for weak lensing
上下文弱引力透镜是研究大尺度结构和宇宙学的有力工具。最常见的是，观测到的星系椭圆度的二阶相关性被表示为物质功率谱的投影，对应于投影和3d功率谱之间的最低阶近似。目标。在零阶近似之外，主要的透镜效应贡献是减少的剪切，它不仅考虑了透镜效应引起的扭曲，而且考虑了星系图像的各向同性放大。这涉及到对物质双谱的积分。我们提供了一个快速和通用的方法来计算这个校正项。方法.使用模型的物质双谱，我们适合基本函数的减少剪切贡献及其衍生物相对于宇宙学参数。对宇宙学的依赖包含在围绕基准模型的泰勒展开中。结果在包含WMAP 7 68%误差椭球的参数空间区域内，当l<10^4（l<2x10^5）时，总折合剪切功率谱（剪切加拟合折合剪切校正）精确到1%（2%）。与不使用校正的情况相比，这对应于偏差的四分之一减小。这种精度是必要的，以匹配当前的非线性功率谱预测的精度从数值模拟。
2010-08-24 astro-ph.CO
Dark matter and halo bispectrum in redshift space: theory and applications
我们提出了一个唯象修正的标准微扰理论预测的双谱在红移空间，使我们能够扩展到温和的非线性尺度在很宽的范围内的红移，$z\leq1.5$的模型。我们发现，我们可以描述的双谱的暗物质粒子与$\sim5%$的准确度为$k_i\lesssim0.10\,h/{\rm Mpc}$在$z=0$，为$k_i\lesssim0.15\,h/{\rm Mpc}$在$z=0.5$，为$k_i\lesssim0.17\,h/{\rm Mpc}$在$z=1.0$和为$k_i\lesssim0.20\,h/{\rm Mpc}$在$z=1.5$。我们还测试，拟合公式是能够描述具有不同的$Ω_m$，在$0.2\lesssim Ω_m \lesssim 0.4$的范围内，因此，在$z=0$，$0.4\lesssim f(z=0) \lesssim 0.6$的对数增长率$f$不同的值具有类似的精度的宇宙学的双谱。我们应用这个新的公式，恢复偏置参数，$f$和$σ_8$，结合红移空间功率谱和四极与双谱的暗物质粒子和晕。我们发现，这三个统计量的组合可以打破$b_1$，$f$和$σ_8$之间的简并性。对于暗物质粒子，新模型可以用来恢复$\sim1%$精度的$f$和$σ_8$。对于暗物质晕，我们发现$f$和$σ_8$呈现出更大的系统位移，$\sim10%$。系统性抵消的出现是因为在模拟偏差和红移空间扭曲之间的相互作用方面存在局…
2014-12-15 astro-ph.CO
The CMB bispectrum in the squeezed limit
当三种模式中的一种模式的波长比其他两种模式的波长长得多，并且在复合时处于视界之外时，可以解析地计算复合时由二阶效应产生的CMB双谱。这是在\cite{Creminelli:2004pv}中指出的，在这里我们修正了他们的结果。我们推导出一个简单的双谱公式，$f_{NL}^{loc} = - (1/6+ \cos 2 θ) \cdot (1- 1/2 \cdot d \ln (l_S^2 C_{S})/d \ln l_S)$，其中$C_S$是短尺度谱和$θ$之间的相对取向的长，短模式。这个公式是精确的，并考虑到所有的影响，在重组，包括重组透镜，但忽略了所有的后期效应，如ISW透镜。在压缩极限中，诱导的双谱很小，对普朗克寻找局部原始信号的影响可以忽略不计：这将只受到$f_{NL}^{loc}\approx-0.4$的偏置。上述解析公式包含了任何单场模型的原始非高斯性。它也代表了二阶玻尔兹曼代码的一致性检查：我们发现与CMBquick代码的实质性协议。
2011-11-11 astro-ph.CO gr-qc
Baryonic effects on the matter bispectrum
物质的大尺度成团受到重子物理，特别是活动星系核反馈的影响。模拟或减轻这种影响对于充分利用即将进行的宇宙剪切测量和其他大尺度结构探测至关重要。我们研究重子对物质双谱的影响，使用测量从一个选择的国家的最先进的流体动力学模拟：IllustrisTNG，Illustris，EAGLE和BAHAMAS。我们确定了一个低红移增强的双谱，峰值在$k\sim 3h\,{\rm Mpc}^{-1}$，这是目前在几个模拟，并讨论它如何可以与活动星系核反馈的演化性质在晚些时候。这种增强并没有出现在物质的功率谱中，因此代表了两点和三点统计之间简并性突破的一个新来源。此外，我们提供了这些测量的其他方面的物理解释，并从微扰理论，经验拟合公式和响应函数形式主义的预测进行初步比较。我们公开发布我们的测量结果（包括由于样本方差导致的不确定性估计）和双谱测量代码，作为社区的资源。
2020-09-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Bispectrum of Intrinsic Alignments: II. Precision Comparison Against Dark Matter Simulations
Utrecht University（乌得勒支大学）；Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；The University of Tokyo（东京大学）；Universität Bonn（波恩大学）；Leiden University（莱顿大学）；Ruđer Bošković Institute（鲁德博什科维奇研究所）；University of Cambridge（剑桥大学）
本研究通过比较暗物质模拟，展示了IA双谱在确定高阶形状偏置参数及表征IA信号尺度依赖性方面的有效性。
2025-12-22 astro-ph.CO
$\texttt{GENGARS}$: Accurate non-Gaussian initial conditions with arbitrary bispectrum for N-body simulations
本研究提出\texttt{GENGARS}框架，基于已有公式生成具备任意可分离双谱的N体模拟非高斯初始条件，经基准测试验证其精度更高、噪声更低，优于现有方法。
2025-08-03 astro-ph.CO gr-qc
Angular bispectrum of matter number counts in cosmic structures
Université de Montpellier/CNRS（蒙彼利埃大学/法国国家科学研究中心）；Université de Genève, Département de Physique Théorique and Centre for Astroparticle Physics（日内瓦大学理论物理系与天体粒子物理中心）；Ruđer Bošković Institute（鲁德·博什科维奇研究所）；University of Vienna（维也纳大学）；Universität Zürich（苏黎世大学）
本文研究了宇宙结构中物质数目的角三阶谱，采用第二阶扰动理论计算并比较了理论预测与模拟结果，揭示了牛顿效应和相对论效应在不同红移下的差异。
2026-01-20 astro-ph.CO gr-qc
Fitting covariance matrix models to simulations
宇宙学中的数据分析需要可靠的协方差矩阵。从数值模拟中得到的协方差矩阵通常需要非常大量的实现才能准确。当协方差矩阵的理论模型存在时，模型的参数通常可以用更少的模拟来拟合。我们编写了一个基于似然性的方法来执行这样的拟合。我们演示了如何模型协方差矩阵可以通过检查适当的$χ^2$分布模拟测试。证明了在模型协方差具有振幅自由度的情况下，采用错误协方差矩阵的$χ^2$分布的二阶矩的期望值总是大于采用真实协方差矩阵的二阶矩的期望值.通过将这些步骤结合在一起，我们提供了一种产生可靠协方差的方法，而无需运行大量的模拟。我们证明了我们的方法上两个例子。首先，我们测量了一个大的$10000$模拟晕目录的晕的两点关联函数。我们使用$2$自由参数构建模型协方差，并使用我们的程序进行拟合。从$100$模拟实现中获得的最佳拟合模型协方差证明与从完整$10000$集构建的数值协方差矩阵一样可靠。我们还测试我们的方法的协方差矩阵是大的设置，通过测量晕双谱为同一组模拟的数千个三角形。我们建立了一个块对角模型协方差与$2$自由参数作为对角高斯协方差的改进。在这种情况下，我们的模型协方差仅部分通过了$χ^2$检验，表明即使使用自由参数，模型也是不够的，但比高斯模型有显著的改进。
2022-11-21 astro-ph.CO
New fitting formula for cosmic non-linear density distribution
我们测量了N体模拟宇宙物质密度场的概率分布函数。我们提出了广义正态分布的版本2（Nv 2）作为一个替代的拟合公式，众所周知的对数正态分布。我们发现，Nv 2提供了显着更好的拟合比对数正态分布的所有平滑半径（2，5，10，25 [百万pc/h]），我们研究。在密度不足的地区，这种改善是很大的。宇宙物质密度场中非Gaissianities的发展被Nv 2分布的偏度和位移参数的连续演化所捕获。我们提出了这些参数的红移演化上述平滑半径和各种背景宇宙学模型。我们在这项研究中使用的所有从大型和高分辨率N体模拟测量的PDF都可以从https://astro.kias.re.kr/jhshin网站获得。
2017-05-19 astro-ph.CO
Modeling the nonlinear clustering in modified gravity models I: A fitting formula for matter power spectrum of f(R) gravity
基于一组具有不同模型参数和宇宙学参数的Hu-Sawicki引力模型的N体模拟，我们发展了一个计算Hu-Sawicki模型的非线性物质功率谱P（k）的新拟合公式，并编制了数值程序MGHalofit.我们比较了不同红移（z<=1）下的MGHalofit预测和f（R）模拟，发现P（k）在k<1 h/Mpc和1<k<10 h/Mpc下的准确度分别为6%和12%。基于一个正在进行的和未来的光谱调查的灵敏度研究，我们估计的可探测性的信号的修改后的重力所描述的胡-Sawicki模型使用的功率谱准非线性尺度。MGHalofit可在http://icosmology.info/website/MGHalofit.html上公开获得。
2014-02-16 astro-ph.CO
An Accurate Fitting Function For Scale-dependent Growth Rate in Hu-Sawicki $f(R)$ Gravity
给出了$f(R)$修正引力下Hu-Sawicki模型的尺度依赖增长率的一个简单拟合公式。我们比较了拟合函数与数值结果的准确性，并报告了所有不同研究情况下的最大误差。拟合函数的有效性进行了测试，对广泛的尺度，$10^{-4} \le k \le 5 \ [\mathrm{Mpc}^{-1}]$，各种红移值的范围内的$z \in [0.0,\ 3.0]$和不同的$|f_R^0|$值。这个公式在预测宇宙学探测中是有用的，这些探测对增长率敏感，如红移空间畸变、星系-星系关联函数、特有的速度统计和星系团的成对速度。
2020-01-07 astro-ph.CO
Universal Fitting Formulae for the Peak Concentration of Dark Matter Halos
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）；CSST Science Center for the Guangdong-Hongkong-Macau Greater Bay Area（中国空间站科学中心粤港澳大湾区分中心）
利用N体模拟套件，基于修正的峰值高度参数，推导出暗物质晕浓度与峰值高度之间的普适关系，该关系不依赖于红移、宇宙学参数等，并趋于渐近值2.54。
2026-08-13 astro-ph.CO
A fitting formula for the non-Gaussian contribution to the lensing power spectrum covariance
弱引力透镜是研究暗能量状态方程最有希望的工具之一。为了获得可靠的参数估计为当前和未来的实验，一个良好的理论理解的暗物质集群是必不可少的。特别令人感兴趣的是弱透镜观测，如宇宙剪切关联函数，可以确定的统计精度。我们构造了透镜功率谱协方差的非高斯部分的拟合公式。对协方差的高斯贡献（其与透镜功率谱的平方成比例）和可选的形状噪声可以通过将它们的贡献相加而容易地包括在内。从无量纲透镜功率谱的规范估计开始，我们首先在晕模型方法中对协方差进行建模，包括一个基准宇宙学的所有四个晕项，然后将两个多项式拟合到所找到的表达式。在大尺度上，我们在波数和无量纲功率谱中使用一阶多项式，其对于$\ell \to 0$渐近地朝向$1.1 C_{pt}$，即，使用树级扰动理论的协方差的非高斯部分的结果。另一方面，对于小尺度，我们采用二阶多项式的无量纲功率谱的拟合。我们得到了一个拟合公式的非高斯贡献的收敛功率谱协方差是精确到10%的非对角元素，和5%的对角元素，在范围$50 \lesssim \ell \lesssim 5000$，可用于单源红移$z_{s} \in [0.5,2.0]$在WMAP 5的宇宙学。
2009-07-09 astro-ph.CO
Scale-dependent bias from multiple-field inflation
我们提供了一个公式的膨胀双谱的标度行为的“压缩”的限制，其中一个动量变得比其他两个小得多。这决定了在低波数时晕偏差的比例，将是下一代星系巡天的重要观测点。我们的公式允许它第一次被预测为一个通用的暴胀模型与多个轻，正则归一化的标量场。
2013-05-29 astro-ph.CO hep-th
An Extended Zel'dovich Model for the Halo Mass Function
提出了一种构造晕质量函数拟合公式的新方法。我们的公式表示为自动满足归一化约束的修改后的Jedamzik矩阵方程的解。的线性剪切本征值表示的特征参数的经验确定的解析公式拟合的数值结果从高分辨率N体模拟和发现是独立的尺度，红移和背景宇宙学。我们的拟合公式与最佳拟合参数被证明在各种红移的宽质量范围内都能很好地工作：对于FoF晕和SO晕的情况，在z=0、\0. 5和1时，解析公式与N体结果的比值分别在10^{11} ≤ M/（M_sun/h）≤ 5 × 10 ^{15}上偏离1达10%和5%。
2013-01-01 astro-ph.CO
Precision measurement of the local bias of dark matter halos
我们提出了精确的测量线性，二次和立方局部偏置的暗物质晕，使用弯曲的“分离宇宙”N体模拟，有效地将无限波长的超密度。这可以被看作是峰值-背景分裂参数的精确实现。我们将计算结果与从晕物质功率谱和双谱测量的线性和二次偏差进行了比较，发现两者吻合较好。另一方面，应用于Sheth & Tormen（1999）和Tinker等人（2008）晕圈质量函数的标准峰-背景分裂仅在10%的水平上与测量的线性偏差参数相匹配。从偏移集峰值方法的预测性能要好得多，这可以归因于在偏移集峰值预测中采用的随机移动障碍。我们还提供了方便的非线性偏置参数$b_2(b_1)$和$b_3(b_1)$的拟合公式，它可以很好地工作在红移范围内。
2016-04-14 astro-ph.CO
Cross-Bispectrum Constraints from HI Intensity Mapping and Galaxy Surveys
University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学）；University of Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学）
该研究通过HI强度映射与光学巡天的交叉双谱，恢复被前景扣除的径向模式，打破简并，显著提升宇宙学参数约束精度。
2026-09-23 astro-ph.CO gr-qc
Fitting formulae for photon spectra from WIMP annihilation
不同的暗物质（DM）候选者湮灭成标准模型（SM）粒子可以通过它们对地球上测量的伽马射线通量的贡献来检测。这种贡献的大小取决于特定的DM候选者，但是可以以模型无关的方式分析所产生的光子光谱的某些印记。在这项工作中，我们提供了在广泛的WIMP质量范围内由WIMP湮没到夸克、轻子和规范玻色子通道中产生的光子谱的拟合公式。
2010-12-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The impact of feedback on the evolution of gas density profiles from galaxies to clusters: a universal fitting formula from the Simba suite of simulations
基于六个 Simba 模拟变体，本文研究恒星/AGN 反馈对 $10^{11}$–$10^{14}\\,M_\odot$ 晕气体密度轮廓的影响，并给出随质量和红移变化的通用幂律拟合公式。
2024-12-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
A dynamics-based density profile for dark haloes -- II. Fitting function
暗物质晕的密度分布通常由NFW或Einasto模型等拟合函数来描述，但这些近似在过渡区中破裂，在过渡区中晕由新吸积物质主导。在这里，我们提出了一个简单的，准确的新的拟合函数的灵感来自单独的轨道和下落晕组件的渐近形状。轨道项被描述为截断的Einasto轮廓，$ρ_{\rm orb} \propto \exp \left[-2/α (r / r_{\rm s})^α- 1/β (r / r_{\rm t})^β\right]$，具有归一化的五参数空间，物理上不同的尺度和截断半径，以及控制轮廓变陡的速度的$α$和$β$。下落的配置文件被建模为一个幂律的密度平稳过渡到一个常数在晕中心。我们发现，这些公式适合平均，总的配置文件在模拟中的精度约为5%，几乎所有的膨胀的参数空间中的晕质量，红移，宇宙学，吸积率。当固定$α= 0.18$和$β= 3$时，公式变为三参数模型，平均而言，该模型比Einasto配置文件更适合单个晕。通过与国王配置文件的类比，我们表明，尖锐的截断类似于一个截止的结合能。
2023-01-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
