Physics of non-Gaussian fields and the cosmological genus statistic
我们报告了一种技术来计算不同的物理过程诱导非高斯宇宙学密度场的影响。通过将宇宙属统计量自然分解为一个正交多项式序列，可以完整地描述大尺度结构形态的尺度依赖演化，其中包括星系偏置、非线性引力演化和原初非高斯性等效应。简要地考虑了这种分解与以前分析属统计量的方法之间的关系，并作了以下应用：i）某些影响拓扑测量的系统学的表达，ii）在Horizon Run模拟中测量的属统计量中出现的高斯性的广泛变形的量化，iii）在某些系统学中影响拓扑测量的广泛变形的量化，iv）在某些系统学中影响拓扑测量的广泛变形的量化。iii）研究具有原始非高斯性的模拟的亏格曲线的演化。这些进展改善了用于这种测量的通量限制星系目录的处理，并进一步使用属统计作为探索非高斯性的工具。
2012-05-03 astro-ph.CO
Cosmological Collider Signatures of Massive Vectors from Non-Gaussian Gravitational Waves
宇宙对撞机提供了一个在暴胀过程中粒子物理学的独立于模型的探测。我们通过引力波（GW）探测器将宇宙对撞机物理的研究扩展到更小的尺度。在Chern-Simons相互作用下，一个有质量的矢量场可以获得一个化学势，它的粒子产生可以引起显著的非高斯GW信号。我们计算了在压缩极限下，诱导的GW三点关联函数的质量和自旋依赖关系，并估计了它的振幅。这样的信号可以在当前和即将到来的GW干涉仪实验中检测到。
2020-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Statistical methods for cosmological parameter selection and estimation
从精确观测值中估计宇宙学参数是一个重要的行业，对粒子物理学有着至关重要的影响。本文讨论了目前用于宇宙学数据分析的统计方法，重点介绍了主要假设和不确定性。所涵盖的主题是参数估计，模型选择，多模型推理和实验设计，所有这些主要是从贝叶斯的角度。
2009-03-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological Angular Trispectra and Non-Gaussian Covariance
由于投影积分的高度振荡性质，角宇宙学的投影积分是臭名昭著的难以计算。受最近宇宙学扰动理论分析方法发展的启发，本文提出了一种计算角空间中宇宙学四点关联的有效方法，推广了以前关于低点函数的工作.这建立在FFTLog算法的基础上，该算法将物质功率谱近似为幂律函数的总和，这使得某些动量积分可以解析求解。对于“可分离”形式的相关器，计算复杂度大大降低--我们定义了宇宙学三谱的可分离性概念，并推导了不同可分离性类的角度相关器的公式。作为我们的形式主义的应用，我们计算的角星系三谱在树的水平，有和没有原始的非高斯。这包括红移空间失真和偏置参数的影响高达三阶。我们还计算了非高斯协方差的角物质功率谱由于连接的四点函数，超出林伯近似。我们证明，在标准的传说，林伯近似可以失败的非高斯协方差计算，即使是大的多极。
2020-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Neglecting Primordial non-Gaussianity Threatens Future Cosmological Experiment Accuracy
未来的星系红移巡天旨在以前所未有的精度探测宇宙大尺度结构的聚集，从而补充宇宙微波背景实验，以提供我们宇宙有史以来最精确和准确的图像。这种测量的分析通常在所谓的香草LCDM模型的背景下进行-六参数唯象模型，例如，从普朗克卫星获得的最新数据的最佳拟合中出现。在这里，我们表明，这样的方法是容易微妙的系统论时，原始波动的高斯性。特别是，我们证明，如果我们忽略即使是很少量的原始非高斯性-完全符合目前的限制-我们将引入虚假的偏见重建宇宙学参数。这是一个严肃的问题，必须在准确（以及精确）的宇宙学中得到适当的解释。
2015-03-02 astro-ph.CO
A Cosmological Bootstrap for Resonant Non-Gaussianity
本研究通过放宽标度不变性并保留离散标度子群，扩展了宇宙学自举方法，得到无限类解以重现并扩展共振非高斯性，且未在普朗克数据中发现新形状，并首次探讨了红外发散贡献。
2024-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Impact of Non-Gaussianity upon Cosmological Forecasts
3D星系调查的主要科学驱动力是它们限制宇宙学参数的潜力。这些调查的有效性预测通常假设高斯统计的基本物质密度，尽管事实上，实际分布是明确的非高斯。为了量化这一假设的影响，我们采用功率谱协方差矩阵的解析表达式来计算BAO型模型调查的Fisher信息。我们发现，对于典型的数密度，在$k_\mathrm{max} = 0.5 h$ Mpc $^{-1}$，高斯假设显着高估了所有参数的信息，在某些情况下，高达一个数量级。然而，在对六个参数集进行边缘化之后，协方差矩阵的形式（由$N$体模拟决定）导致大部分效应转移到“类似振幅”的参数，而其他参数几乎不受影响。我们发现，高斯假设在这样的波数可以低估暗能量参数误差超过50%，产生暗能量的品质因数几乎大3倍。因此，对于探测非线性区域的3D星系调查，适当考虑非高斯效应是必不可少的。
2015-10-24 astro-ph.CO
On the assumption of Gaussianity for cosmological two-point statistics and parameter dependent covariance matrices
在这篇简短的论文中，我们重新审视Fisher信息内容的宇宙学功率谱或两点函数的高斯场，以评论高斯估计的假设和使用参数依赖的协方差矩阵的参数推断的背景下，精密宇宙学。即使高斯似然的假设是由中心极限定理的动机，我们讨论，它会导致违反Cramér-Rao界的Fisher信息内容，如果使用一致，由于独立的，但人为的信息，从参数依赖的协方差矩阵。在任何固定的多极，这个人工长期的情况下，大量的相关领域成为主导地位。虽然估计量的分布确实倾向于具有大量模式的高斯分布，但是，它表明，它的Fisher信息内容并不，在这个意义上说，它们的协方差矩阵从来没有携带独立的信息内容，正是因为非高斯形状的分布。在这方面，我们讨论了使用参数依赖的协方差矩阵与高斯似然参数推断两点统计。作为经验法则，高斯似然应始终与参数空间中固定的协方差矩阵一起使用，因为只有这样才能保证将保守的信息内容分配给可观测量，同时防止出现偏差。
2013-04-18 astro-ph.CO
Cosmological Forecast for non-Gaussian Statistics in large-scale weak Lensing Surveys
宇宙剪切数据包含了大量的宇宙学信息，这些信息被封装在弱透镜质量图的非高斯特征中。该信息可以使用非高斯统计来提取。我们比较的约束功率在$Ω_{\mathrm{m}} - σ_8$平面的三个地图为基础的非高斯统计与角功率谱，即峰值/最小值计数和Minkowski泛函。我们进一步分析了来自星系内禀排列、倍增剪切偏置和光度红移系统学的层析成像和系统效应的影响。我们预测的统计性能的阶段3弱透镜调查，并限制自己的规模$\geq$ 10弧分。我们发现，在我们的设置中，所考虑的非高斯统计比角功率谱提供更严格的约束。峰计数显示出最大的潜力，使$Ω_{\mathrm{m}} - σ_8$平面中的品质因数（FoM）增加约4倍。除了功率谱之外，使用所有非高斯统计的组合分析将FoM增加了5倍，并将$S_8$上的误差减少了$\approx$ 25%。我们发现，当结合非高斯统计与角功率谱时，层析成像的重要性降低。非高斯统计确实利润较少，从层析成像和最小计数和闵可夫斯基泛函增加了一些鲁棒性对星系的内在排列在一个非层析成像设置。我们进一步发现，角功率谱和非高斯统计的组合，使我们能够应用保守的尺度削减的分析，从而有助于最大限度地减少重子和相对论效应的影响，同时保存宇宙学约束的权力。我们公开了用于进行此分析的代码。
2020-06-22 astro-ph.CO
Cosmological Applications of the Gaussian Kinematic Formula
高斯运动学公式（GKF，参见Adler and Taylor（2007，2011））是一个非常强大的工具，允许在现实的宇宙学数据收集实验条件下对Minkowski泛函的期望值进行显式的分析预测。在本文中，我们实现了Minkowski泛函的多极子和针组件的CMB字段，从而允许更好地控制宇宙方差和提取信息的谐波和实域;然后，我们利用GKF提供他们的期望值的球面地图上，在存在任意的天空面具，在非高斯的情况下。所有的结果都通过数值实验进行了验证，实验结果表明理论预测与蒙特卡罗模拟结果吻合良好。
2014-06-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Non-Gaussianity from $X, Y$ gauge bosons in Cosmological Collider Physics
在暴胀过程中存在的哈勃尺度级的重场有助于暴胀子的三点函数的非高斯签名。考虑到哈勃尺度与大统一理论（GUT）的尺度相近，这为利用宇宙微波背景的精确观测信息探测到在对撞机上很难发现的GUT尺度提供了可能性。我们讨论了一个detactability的$X, Y$规范玻色子目前在任何大统一理论的宇宙对撞机物理框架。通过计算$X, Y$规范玻色子对暴胀子三点函数的单圈贡献，发现由$X, Y$规范玻色子质量项产生的相互作用的单圈图提供了一个由$X, Y$规范玻色子质量与哈勃尺度之比表示的增强因子$(m_X/H)^4$.在估计的非高斯性，这个因素是至关重要的，它对可探测性的$X, Y$规范玻色子的影响进行了讨论。
2021-01-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The clustering of galaxy clusters in cosmological models with non-Gaussian initial conditions: Predictions for future surveys
我们预测的偏置和集群性能的星系团，预计将在两个即将到来的X射线和Sunyaev-Zel 'dovich效应调查产生的目录中观察。我们研究了一组平坦的宇宙学模型，其中原始密度概率分布显示出与当前观测范围一致的高斯性偏差。我们考虑非高斯模型中原始双谱的局部和等边形状。所研究的两个星表是由\emph{e} ROSITA广泛调查和根据南极望远镜观测的调查产生的。结果表明，无论是偏见和观测到的星系团的功率谱的原始双谱的局部形状的非高斯模型的严重影响，特别是在大尺度。另一方面，具有等边形状的原始双谱的模型在所有尺度下仅显示出轻微的影响，这难以用聚类观测来检测。在这两个星表中，表现较好的是\emph{e} ROSITA星表，因为它只包含最大的质量，对原始非高斯性更敏感。
2009-06-08 astro-ph.CO
Biased cosmological parameter estimation with galaxy cluster counts in the presence of primordial non-Gaussianities
星系团丰度的红移依赖性对原始密度扰动的统计性质非常敏感。因此，它可以用来探测高斯初始条件的小偏差。这种偏差构成了许多暴胀情景的一个非常重要的特征，因此有望提供关于宇宙早期发生的物理过程的关键信息。我们已经确定了在宇宙学参数的估计中，由于错误地假设不存在原始非高斯性而可能引入的偏差。虽然我们发现，目前的暗能量密度的估计使用集群计数是不是很敏感的非高斯性质的密度场，我们表明，偏差可以相当大的估计的暗能量状态方程参数$w$和原始密度扰动的幅度。我们的研究结果表明，一个显着水平的非高斯性在集群尺度上可能能够调和的约束的原始扰动的振幅获得使用星系团数计数从普朗克Sunyaev-Zeldovich目录与从主要的宇宙微波背景各向异性普朗克卫星测量。
2013-04-15 astro-ph.CO
Gaussian-process reconstructions and model building of quintom dark energy from latest cosmological observations
本文利用最新宇宙学观测通过高斯过程重构宇宙演化，发现暗能量动力学与quintom模型一致并分为三类，在微扰层面仅需对广义相对论作微小修正，最终在有效场论框架下统一了各类暗能量模型。
2025-11-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological constraints from the capture of non-Gaussianity in Weak Lensing data
弱引力透镜已经成为约束宇宙学模型的常用工具。大多数推导宇宙学参数约束的方法都使用宇宙剪切的二阶统计量。尽管他们的成功，二阶统计量不是最佳的和退化之间的一些参数仍然存在。如果将二阶统计量与有效捕获非高斯性的统计量相结合，则可以获得更严格的约束。在本文中，我们寻找这样的统计工具，我们表明，有额外的信息被提取的收敛图的统计分析超出了什么可以从统计分析的剪切场。为此，我们沿着σ8-Ωm简并度进行了大量的宇宙学模拟，并考虑了通常用于非高斯特征表征的三种不同统计量：偏斜度，峰度和峰值计数。为了能够直接研究剪切场中的非高斯性，我们使用了这三种统计量在不同尺度下的孔径质量定义。然后，将所得结果与在相同尺度下的收敛映射中用相同统计量估计得到的结果进行了比较。首先，我们表明，剪切统计收敛统计给出了类似的限制，如果被认为是相同的规模。此外，我们还发现峰值计数统计量最能捕捉到弱透镜场中的非高斯性，并能打破σ8-Ωm简并.我们表明，这种统计分析应在收敛图中进行：首先，因为存在快速算法来计算不同尺度的收敛图，其次，因为它提供了对重建的收敛图进行降噪的机会，从而提高了非高斯特征提取。
2012-03-13 astro-ph.CO
Cosmological models discrimination with Weak Lensing
弱引力透镜为直接绘制宇宙中的暗物质提供了一种独特的方法。大多数透镜分析使用宇宙剪切场的两点统计来约束产生简并的宇宙学模型，例如sigma_8和Omega_M之间的r.m.s.的质量波动在8兆秒差距/小时的规模和物质密度参数都在z = 0。然而，两点统计只能测量场的高斯特性，弱透镜场是非高斯的。研究表明，对弱透镜效应数据进行非高斯统计估计可以改善对宇宙学参数的约束。在本文中，我们系统地比较了广泛的非高斯估计，以确定哪一个宇宙学参数提供更严格的约束。这些统计方法包括偏度，峰度和更高的批评测试在几个稀疏表示，如小波和曲波;以及双谱，峰值计数和一个新引入的统计称为小波峰值计数（WPC）。基于稀疏表示的比较表明，小波变换是最敏感的非高斯宇宙结构。在弱透镜质量图中，非高斯特性的最佳统计量似乎是WPC。最后，我们表明，sigma_8 -Omega_m退化可以更好地打破，如果WPC估计进行弱透镜质量地图过滤的小波方法，MRLens。
2009-04-20 astro-ph.CO
Cosmological Parameters Degeneracies and Non-Gaussian Halo Bias
通过大尺度非高斯晕偏置效应研究了宇宙学参数不确定性对原初非高斯性测量的影响。虽然这对于标准LCDM模型来说不是一个问题，但对于修改功率谱的大尺度形状的更一般的模型来说可能不是这样。我们认为所谓的本地非高斯模型和预测计划的调查，单独和结合普朗克CMB之前。特别是，我们认为EUCLID和LSST的调查和预测$f_{\rm NL}$和运行的光谱指数$α_s$，暗能量状态方程$w$，暗能量扰动$c^2_s$的有效声速，大质量中微子的总质量$M_ν=\sum m_ν$，和额外的相对论自由度$N_ν^{rel}$的数量之间的相关性。忽略CMB信息的$f_{\rm NL}$和规模$k > 0.03 h$ /Mpc，我们发现，如果$N_ν^{\rm rel}$被假定为已知的，宇宙学参数的不确定性增加了误差$f_{\rm NL}$的10至30%，这取决于调查。因此，$f_{\rm NL}$约束是显着的宇宙模型的不确定性的鲁棒性。另一方面，如果同时从数据约束$N_ν^{\rm rel}$，则$f_{\rm NL}$误差增加$\sim 80%$。最后，未来的调查，提供了一个大样本的星系或星系团的体积可比的哈勃体积可以测量原始的非高斯的本地形式与边缘化的1- $σ$错误的顺序$Δf_{\rm NL} \sim 2-5$，与CMB先验的其余宇宙学参数相结合后。这些结果是具有竞争力的CMB双谱约束实现一个理想…
2010-07-19 astro-ph.CO
A statistical representation of the cosmological constant from finite size effects at the apparent horizon
本文用无质量玻色子（引力子）对宇宙学常数进行了统计描述。为此，我们使用我们最近的结果暗示一个非零温度${T_Λ}$的宇宙学常数。特别是，我们发现，一个非零的$T_Λ$允许我们描绘的宇宙学常数$Λ$组成的基本振荡的无质量玻色子的能量$\hbarω$通过玻色-爱因斯坦分布。在这种情况下，就像介质中的光子一样，这些无质量激发的有效相速度$v_g$不是由光速$c$给出的，而是由一个取决于宇宙中表观视界处量子数量的因子来抑制。我们发现了有关宇宙学常数、量子数$N$和引力子波长平均值$\overlineλ$的有趣公式。在这种情况下，我们研究的可能性，期待的引力子系统，因此获得的是非常接近的玻色-爱因斯坦凝聚体。最后，尝试用$N$和$\overlineλ$写出Friedmann平坦方程.
2016-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Non-Gaussianity in the Weak Lensing Correlation Function Likelihood -- Implications for Cosmological Parameter Biases
研究了弱透镜剪切两点关联函数的似然性中非高斯性的重要性，在模拟的弱透镜数据中检测到剪切两点关联函数的一维边缘分布中显著的非零偏度和峰度。我们研究的背景下，未来的调查，特别是LSST的影响，如何与调查区域的非高斯尺度的推导。我们发现，由于使用模拟数据（$100$ deg $^{2}$）的剪切相关函数的非高斯似然分布，$Ω_{\rm m}$和$σ_{\rm 8}$的一维后验没有显着的偏差。我们还提出了一个系统的方法来构建近似的多变量似然与一维参数函数，假设独立或更灵活的非参数多变量方法后，使用主成分分析（PCA）的数据点去相关。虽然PCA的使用并没有改变多变量似然的非高斯性，但我们发现PCA分量的一维边缘采样分布比原始剪切关联函数表现出更小的偏度和峰度。基于PCA分量之间独立性的假设，用边缘参数函数建模似然给出了偏差的下限。我们进一步证明了多元高斯似然模型和更复杂的非高斯似然模型之间的宇宙学参数约束的差异将更小的LSST类调查。此外，PCA方法自动作为一种数据压缩方法，使保留的大部分宇宙学信息，同时减少了数据向量的维数的一个因素的$\sim$ 5。
2020-11-10 astro-ph.CO
Recombination induced thermodynamic Gaussian cosmological baryonic fluctuations
在某些情况下，例如在相变附近，热力学波动变得宏观相关，并且相对幅度增长远高于标准$N^{-1/2}$标度，其中$N$是粒子的数量。这种大的波动的特征在于尺度不变的高斯功率谱。在这封信中，我表明，突然下降的重子声速跨越重组导致的条件，导致在这样大的热力学高斯波动的重子电离分数。在压力平衡下，这将导致在重子分量中产生标度不变密度和温度涨落的机制，这是重子本身热力学所固有的。在$Λ$ CDM框架内，这种额外的随机波动源导致了暴胀残余小波数谱和高斯随机波动振幅在高于第一声峰的频率处的解耦，这种效应可以解释宇宙微波背景（CMB）推断和哈勃常数的局部动力学测定之间的不匹配。在没有暗物质的修正引力理论中，提出的机制可以作为声峰区域随机高斯密度波动的来源。
2017-10-23 astro-ph.CO
On the full non-Gaussian Surprise statistic and the cosmological concordance between DESI, SDSS and Pantheon+
随着近年来宇宙学观测精度的不断提高和$Λ$ CDM范式中重要张力的发现，开发精确量化不同探测器之间不一致性的工具变得越来越重要。一个这样的工具是惊喜统计，一个基于Kullback-Leibler分歧的测量。然而，到目前为止，惊喜只适用于其高斯近似，这可能无法正确地捕捉不一致的情况下，偏离高斯显着。本文开发了计算全数值非高斯Surprise的\texttt{klsurprise}程序，并对BAO + BBN和超新星数据的Surprise进行了分析。我们测试了不同的宇宙学模型，其中一些参数明显偏离高斯性。我们发现，非高斯性，主要存在于超新星数据集，改变惊喜值显着从其高斯近似，并揭示了边界$2.0σ$张力在弯曲的$w$ CDM模型（o $w$ CDM）之间的合并Pantheon+和SH0ES（Pantheon +& SH0ES）数据集，结合SDSS，BOSS和eBOSS BAO。这种适度的张力隐藏在高斯惊喜近似中。对于DESI，与Pantheon+和SH0ES的差异对于$w$ CDM是在$1.5σ$水平，但是对于$Λ$ CDM是大的$3.4σ$。删除SH0 ES数据会将$Λ$ CDM重要性降低到$2.6σ$。
2025-05-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Non-Gaussianities in the Cosmological Perturbation Spectrum due to Primordial Anisotropy II
我们继续研究各向同性化后退出视界的高动量模式的曲率扰动的两点和三点关联函数中暴胀前各向异性相的可能特征。这些模式的晚时间动力学的特征在于由一个非束戴维斯真空状态编码的所有信息的初始各向异性的背景时空。我们观察到，与非平面动量，存在政权的平面动量的功率谱的标度不变性被强烈打破。平面动量的这种状态在某些压缩三角形构型中产生增强的非高斯性，尽管$f_{NL}$参数的增强受到线性微扰理论在“精确平面性”处的崩溃的限制。最后，我们证明，对于平面模式的功率谱的尺度不变性被保存的范围内，曲率扰动谱中的非高斯性自然被约束为极小。
2012-10-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Signatures of Superheavy Dark Matter
我们讨论了两种可能的情况，即曲率机制和暗物质密度调制，在那里超重暗物质的引力产生的非高斯信号可以被增强和观察。在这两种情况下，超重的暗物质耦合到一个额外的光场作为中介。在导数耦合的情况下，光场诱导的非高斯性可以很大，这可以为超重暗物质的存在提供暴胀的证据。
2020-02-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Enhancing cosmological constraints with nonlinear tanh transformations of Hermite-Gaussian Derivative fields
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）；School of Physics and Electronic Information Engineering, Tongren University（铜仁学院物理与电子工程学院）；CSST Science Center for the Guangdong–Hong Kong–Macau Greater Bay Area, SYSU（中山大学粤港澳大湾区宇宙线科学中心）；Peng Cheng Laboratory（鹏城实验室）
本文提出一种两步框架，利用Hermite-Gaussian卷积滤波器获取稳定多尺度导数，再通过tanh变换压缩密度对比，提升宇宙网结构可见性，实验显示多尺度谱组合可显著提高宇宙学参数约束。
2026-03-24 astro-ph.CO
Scale Dependence of Halo Bispectrum from Non-Gaussian Initial Conditions in Cosmological N-body Simulations
研究了非高斯初始条件下的晕双谱。基于一组大$N$体模拟，从具有局域型非高斯性的初始密度场出发，我们发现在大尺度压缩组态附近，晕双谱对Fourier空间三角形的形状和尺度有很强的依赖性.晕圈双谱的幅度大致按$f_nl^2$缩放。三角形上的缩放结果与Jeong & Komatsu基于微扰理论的预测一致。我们系统地研究了这种依赖性与不同的红移和晕质量阈值。结果表明，在较高的红移质量晕，晕双谱的$f_nl$依赖性更强。这一特征在未来的深星系和宽星系红移巡天中可以作为暴胀情景的有用参考。
2010-07-02 astro-ph.CO
Impact of the non-Gaussian covariance of the weak lensing power spectrum and bispectrum on cosmological parameter estimation
研究了高斯近似在弱引力透镜分析中计算收敛功率和双谱的协方差矩阵的有效性。我们通过比较协方差矩阵中有和没有非高斯误差贡献的结果，重点关注其对宇宙学参数估计的影响。我们数值推导出的协方差矩阵以及宇宙学依赖的光谱从一个大的N体模拟进行各种宇宙学和进行Fisher矩阵预测断层弱透镜调查与三个源红移。在用最先进的拟合公式展示了我们模拟测量的功率和双谱的一致性之后，我们研究了协方差矩阵，假设在平均红移z_s=1.0时，在1500 deg^2范围内进行一次典型的测量，平均源数密度为30 arcmin^{-2}。虽然形状噪声贡献了显着的一部分，总的误差预算，它减轻了非高斯误差的影响，这个源数密度，我们发现，非高斯误差的累积信噪比下降到2000年的最大多极子的一个因素约2（3）的功率（双）频谱分析。它对最终的宇宙学参数预测的影响可以高达15%的一维统计误差的大小。这可能是一个问题，在未来的广泛和深入的弱透镜调查的精密宇宙学。我们还展示了非高斯误差贡献对暗能量品质因数的影响，并展示了具有固定观测时间的最佳调查设计。
2013-06-22 astro-ph.CO
Impact of non-Gaussian likelihood on cosmological constraints from the thermal Sunyaev--Zel'dovich power spectrum: a simulation-based inference analysis
Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文学研究所）；Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge（剑桥大学卡弗里宇宙学研究所）；Cavendish Astrophysics, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许天体物理学）
利用基于模拟的推断方法，检验标准高斯似然在Planck-like tSZ分析中的准确性，发现高斯假设给出无偏约束，而SBI方法显示前景残差后验分布略有展宽。
2026-06-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
Accelerating cosmological inference with Gaussian processes and neural networks -- an application to LSST Y1 weak lensing and galaxy clustering
研究系统效应的影响、优化调查策略、评估不同探测器之间的紧张关系以及探索不同数据集的协同作用需要大量的模拟似然分析，每一项分析都需要花费数千个CPU小时。在本文中，我们提出了一种方法来加速宇宙学的推理，使用模拟器的基础上高斯过程回归和神经网络。我们迭代地获取训练样本的高后验概率，即使在高维参数空间，使数据向量的准确仿真区域。我们展示了我们的仿真器的性能与LSST-Y1的模拟3x 2点分析与现实的理论和系统建模。我们表明，我们的仿真器导致高保真后轮廓，一个数量级的速度。最重要的是，经过训练的仿真器可以重复用于极快的影响和优化研究。我们通过研究LSST-Y1 3x 2点分析中的重子物理效应来证明这一功能，其中我们的MCMC运行的每一个都需要大约5分钟。这种技术使未来的宇宙学分析能够绘制出作为分析选择和调查策略的函数的科学回报。
2022-03-11 astro-ph.CO
Two statistical procedures for mapping large-angle non-Gaussianity
在宇宙背景辐射（CMB）中发现原初非高斯性是探索早期宇宙物理的关键。由于单一的统计估计很难适用于检测各种可能的非高斯性形式，因此使用不同的统计指标来研究CMB的非高斯性是很重要的。这促使人们提出了一些统计工具，包括两个基于CMB天球球冠偏度和峰度的大角度指标。虽然适合于检测相当大的非高斯性，但它们无法检测普朗克边界内的非高斯性，并且表现出具有不期望的振荡模式的功率谱。在这里，我们使用了数千个模拟CMB地图来研究这些球形补丁程序的进展相关的问题。我们研究是否在补丁的选择的变化可以提高程序的灵敏度以及足够检测大角度的非高斯普朗克范围内。为此，提出了一种新的非重叠小区的统计过程，并建立了它的能力。我们还研究了这种新方法是否能够消除球冠方法的偏斜度和峰度功率谱中不期望的振荡模式。我们表明，新的程序解决了这个问题，明确这个意想不到的功率谱模式没有一个物理起源，而是可能产生的重叠与球冠的方法。最后，将该统计方法与传统的球冠统计方法进行了比较分析，确定了球冠统计方法的非高斯检测下限，并说明了球冠统计方法的相对强度和灵敏度。
2013-10-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Non-Gaussianities in the Cosmological Perturbation Spectrum due to Primordial Anisotropy
我们研究了在各向同性化后离开视界的高动量模的曲率扰动的两点和三点关联函数中的暴胀前各向异性相的可能特征。在这个动量区域中，早期的动力学可以用WKB描述，晚期的动力学可以用非Bunch Davies真空态来描述，该真空态编码了背景时空中的初始各向异性信息。我们计算了正则单场作用量中曲率扰动的双谱。我们发现，在后期的双谱，在任何情况下，是增强的扁平三角形配置以及压缩三角形配置，并计算相应的$f_{NL}$参数。$f_{NL}$参数的角度依赖性和特定的动量依赖性在早期表现为背景各向异性的显著特征。
2012-04-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Inference from Galaxy-Clustering Power Spectrum: Gaussianization and Covariance Decomposition
从星系巡天中得到的两点聚类统计的似然拟合通常假设测量值为多元正态分布，并基于中心极限定理给出大量的过密度模式。然而，这种假设不能保持在最大规模的模式的数量是低的。虽然更准确的分布以前已经开发出理想化的情况下，我们推导出一个程序，适合于分析测量的功率谱与窗口效应，随机散粒噪声，并依赖于模型的协方差矩阵被拟合所有考虑。提出了一种数据变换，给出一个近似高斯似然，方差相关分解的协方差矩阵，以考虑其宇宙学的依赖性。通过与通常的正态假设下得到的修正的$t$似然比较，我们发现在数值试验中，我们的新方法对局部非高斯参数$f_\mathrm{NL}$给出了更精确的约束，而局部非高斯参数对大尺度功率是敏感的.一个简单的数据分析管道提供了这种新的方法在准备即将到来的大型星系调查，如DESI和欧几里得的直接应用。
2019-04-19 astro-ph.CO
MCMC generation of cosmological fields far beyond Gaussianity
我们宇宙中的结构形成产生了非高斯随机场，欧几里德卫星、维拉-鲁宾天文台和平方公里阵列很快就能在几乎整个天空中观测到这些场。一个未解决的问题是如何最好地分析这种非高斯场，例如推断创建它们的物理定律。如果已知这些场的参数非高斯采样分布，则可以解决这个问题，因为该分布可以在推断期间用作可能性。因此，我们为非高斯随机场创建一个采样分布。我们的方法是能够处理强非高斯，而微扰的方法，如埃奇沃思膨胀不能。为了模拟宇宙学结构的形成，我们强制我们的场是（i）统计各向同性的，（ii）统计均匀的，（iii）在大距离上统计独立的。我们通过蒙特卡罗马尔可夫链技术产生这样的字段，并发现即使是强非高斯性不一定是可见的人眼。我们还发现，采样的边缘像素对有一个几乎通用的高斯样的外观，即使所有像素的联合分布是显着的非高斯。这种明显的高斯性是随机场的高维性的结果。我们的结论是，大量的非高斯信息可以隐藏在随机场中，在简单的测试中看起来几乎是高斯的，不尝试提取它是短视的。
2021-12-08 astro-ph.CO math-ph math.MP
Exact joint likelihood of pseudo-$C_\ell$ estimates from correlated Gaussian cosmological fields
我们提出了精确的联合似然伪$C_\ell$功率谱估计测量任意数量的高斯宇宙学领域。我们的方法适用于自旋0场和自旋2场，包括两者的混合，并与宇宙微波背景，弱透镜和星系聚类分析有关。我们表明高斯宇宙场被掩模混合，以保持其高斯性，而无需对掩模几何形状做出任何假设。然后，我们表明，每个自动或交叉的伪$C_\ell$估计可以写成二次型，并应用已知的联合分布的二次型，以获得确切的联合似然的一组伪$C_\ell$估计在存在一个任意的掩码。考虑到宇宙微波背景的偏振作为一个例子，我们使用模拟，我们的可能性恢复$EE$，$BB$和$EB$伪$C_\ell$功率谱的完整，准确的多元分布。我们的方法提供了一个强大的宇宙学约束，从未来的宇宙微波背景和大尺度结构调查的时代，不断增加的统计精度。
2019-12-06 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
Likelihood of the Power Spectrum in Cosmological Parameter Estimation
似然函数是参数估计的关键要素。在分析星系过密度和弱透镜剪切时，人们经常用高斯分布来近似功率谱的可能性。从这种可能性得出的后验概率与任何调查所探测的最大尺度上的确切后验概率有很大的偏差，其中中心极限定理不适用。我们发现，各种形式的高斯似然性可以有显着的影响，从星系角功率谱的原始非高斯参数f_NL的估计。高斯加对数正态似然比高斯似然有更好的性能，并已成功地应用于宇宙微波背景的分析。然而，即使使用功率谱的精确似然，估计的参数仍然可能有偏差。因此，需要彻底检查可能性和估计量，以确定潜在的系统误差。
2013-09-17 astro-ph.CO
Cosmological neutrino entropy changes due to flavor statistical mixing
当我们在复合量子系统的框架中处理中微子味时，由于离域和退相干效应引起的熵变化应该会修改宇宙学中微子背景（C $ν$ B）温度的预测。假设中微子与$γe^{-}e^{+}$辐射等离子体相互作用的最后阶段在去耦之前作为一种测量方案工作，将中微子投射到味道量子态，则所产生的自由流中微子可以被描述为味道混合中微子的统计系综。即使不对应于电子味纯态，解耦后的统计系综是由一个密度矩阵来描述的，该密度矩阵随时间演化，其中完整的哈密顿量考虑了味混合、动量离域以及在开放量子系统方法的情况下的退相干效应。由于统计权重$w$应遵循$0.16\,w_{e} = w_μ = w_τ$给出的电子弹性散射截面关系，因此冯诺伊曼熵值得特别注意。根据用于量化熵的量子测量方案，与耗散效应相关的混合可以导致自由流中微子的味道相关的冯诺伊曼熵增加。冯诺伊曼熵的产生减轻了对宇宙学演化的等熵流体（在这种情况下，宇宙学中微子背景）的能量密度和温度的预测的限制。熵变对宇宙学中微子温度的影响被定量化，在与大爆炸核合成参数的唯象对抗中，涉及中微子种类数$N_ν \approx 3$的{ \em约束}被一致地解除.
2013-02-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
CFHTLenS: A Gaussian likelihood is a sufficient approximation for a cosmological analysis of third-order cosmic shear statistics
利用物质双谱研究了加拿大-法国-夏威夷透镜巡天（CFHTLenS）中三重态源间剪切信号的相关性，以探测宇宙学参数。与以前的研究相比，我们采用了一个非高斯模型的数据可能性，这是支持我们的模拟调查。我们发现，对于最先进的调查，类似于CFHTLenS，高斯似然分析是一个合理的近似，尽管参数约束的小差异已经可见。对于未来的调查，我们预计高斯模型将变得不准确。我们的算法，一个精致的非高斯分析和数据压缩，然后是非常有用的，特别是因为它不是更详细，如果模拟数据可用。将该算法应用于单剪切的三阶关联的盲分析中，我们发现与标准宇宙学模型很好的一致：对于具有$h=0.7\pm0.04$（$68\%$可信区间）的平坦$Λ\rm CDM$宇宙学，$Σ_8$ = $σ_8$ $(Ω_{\rm m}/0.27)^{0.64}$ = $0.79^{+0.08}_{-0.11}$。然而，我们的模型仅提供了$χ^2/{\rm dof}=2.9$所示的中等良好拟合，包括$20\%$ r.m.s.预测信号幅度的不确定性。该模型不能解释信号下降的规模约15弧分，这可能是由系统性。目前还不清楚这种差异是否可以完全解释剩余PSF系统，我们发现证据，至少在几个弧分的规模。因此，我们需要更好地理解宇宙剪切的高阶相关性及其系统学，以便有信心地将它们作为宇宙学探测器。
2015-02-17 astro-ph.CO
BOSS Constraints on Massive Particles during Inflation: The Cosmological Collider in Action
该研究首次利用BOSS星系数据和普朗克CMB数据，搜索暴胀期间自旋零大质量粒子的印记，将非高斯性约束转化为对撞机模型界限，为暴胀光谱学设定标准。
2025-02-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Partition function approach to non-Gaussian likelihoods: Formalism and expansions for weakly non-Gaussian cosmological inference
本文提出将正则配分函数构建为贝叶斯证据的拉普拉斯变换，通过微分对数配分函数计算后验累积量以处理宇宙学中的非高斯似然，并验证了其与DALI展开、Hamilton Monte-Carlo及Cramér-Rao界限的联系。
2022-12-06 astro-ph.CO physics.data-an
Perturbative Gaussianizing transforms for cosmological fields
大尺度结构对宇宙学参数的约束传统上是从两点统计中获得的。然而，非线性结构形成使得这些统计不足以捕获可用的全部信息内容，从而需要测量高阶矩来恢复否则将丢失的信息。我们构造的数量的基础上的非线性和非局部变换的弱非高斯场高斯化的完整的多元分布在一个给定的订单微扰理论。我们的方法不需要场本身的模型，只需要输入前几个多光谱，这可以从模拟或数据中建模或测量，使我们的方法特别适合于缺乏鲁棒微扰描述的观测值，如弱透镜剪切。我们应用我们的方法模拟密度场，发现一个显着减少的双谱和增强的相关性与初始字段。我们证明，我们的方法重建了很大比例的线性重子声学振荡，提高了35%的信息内容的原始字段。我们将变换应用于玩具21厘米强度图，表明我们的方法在存在诸如红移空间失真、光束平滑、像素噪声和前景减法等复杂情况下仍然表现良好。我们将讨论如何这种方法可能提供一个路线，以构建一个扰动模型的完全非高斯多元似然函数。
2017-11-21 astro-ph.CO
Cosmological parameters from weak lensing power spectrum and bispectrum tomography: including the non-Gaussian errors
我们重新审视一个真正的权力弱透镜双谱层析成像约束宇宙学参数，结合功率谱层析成像，基于Fisher信息矩阵形式主义。为了解释两点和三点水平的全部信息，我们包括了所有的功率谱和双谱信息，这些信息是从所有可用的层析红移仓、多极仓和不同的三角形配置的组合中构建的，这些组合在一个角尺度范围内（最高可达lmax=2000作为我们的基准选择）。对于参数预测，我们使用Kayo，Takada & Jain（2013）中的晕轮模型方法来建模功率谱和双谱之间的非高斯误差协方差以及互协方差，包括晕轮样本方差或非线性版本的拍频耦合。我们发现，增加双谱信息导致约60%的改善，在暗能量的品质因数相比，单独的透镜功率谱层析成像，三个红移箱层析成像和斯巴鲁型调查探测星系在典型的红移zs~1。这一改进相当于扩大了1.6个调查区域。因此，我们的研究结果表明，双谱或更一般的任何三点相关为基础的统计进行宇宙学参数的功率谱的补充信息。然而，改进是适度的相比，以前的索赔使用高斯误差假设，因此，我们的结果意味着更少的额外信息，甚至更高阶的时刻，如四点关联函数。
2013-06-19 astro-ph.CO
Non-parametric reconstruction of cosmological observables using Gaussian Processes Regression
本文提出基于高斯过程的非参数回归方法重建减速参数和暗能量状态方程等宇宙学可观测量，结果与ΛCDM一致，并给出哈勃参数H₀的预测值。
2024-12-30 astro-ph.CO
Cosmological fluctuations: Comparing Quantum and Classical Statistical and Stringy Effects
宇宙学涨落理论假设宇宙在暴胀前的状态是一个与引力耦合的标量场的量子真空。观测到的宇宙微波背景起伏被解释为量子起伏。在这里，我们考虑替代解释的经典计算的标量和张量功率谱的经典统计分布，这可能是在量子宇宙学文献中的消相干的前暴胀过程的后果，取代了Bunch-Davies量子真空。在数学上，它们基本上是相同的计算。然而，如果我们采取后一种解释，那么我们可以用例如弦论的基本长度尺度来代替普朗克长度。特别地，这改变了暴胀的尺度与标量功率谱之间的关系，但使表征双谱的参数在首阶不变。然而，差异将在环路扩展中的更高阶处出现。我们还讨论了与低声速和/或一段时间的耗散膨胀（温膨胀）的理论。
2016-04-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Revisiting Gaussian Process Reconstruction for Cosmological Inference: The Generalised GP (Gen GP) Framework
本文提出 Gen GP 框架，将 Matérn 核平滑度参数作为自由变量并进行完整贝叶斯边缘化，以降低 GP 核选择对 $H_0$ 宇宙学推断造成的系统性偏差。
2025-10-04 astro-ph.CO
Characterizing the Cosmological Gravitational Wave Background Anisotropies and non-Gaussianity
未来通过GW实验对随机引力波背景（SGWB）的探测有望为早期宇宙宇宙学和致密天体的天体物理学打开一扇新的窗口。在本文中，我们研究了SGWB各向异性，可以提供新的工具来区分不同来源的GWs。特别是，宇宙学的SGWB继承了它的各向异性（i）在其生产和（ii）在其传播通过我们的扰动宇宙。关于（i），我们表明，它通常会导致各向异性与一阶依赖于频率。然后，我们计算的效果（ii）通过玻尔兹曼方法，包括大规模的标量和张量线性化扰动的贡献。我们还计算了第一次的三点函数的SGWB能量密度，它可以允许一个GW的非高斯性与干涉仪提取信息。最后，我们包括与长波长标量波动的非线性效应，并计算SGWB密度对比度的3点函数的压缩极限。这样的限制满足的一致性关系，概念上类似于在文献中发现的情况下的CMB扰动。
2019-12-19 astro-ph.CO
Cosmological density perturbations from conformal scalar field: infrared properties and statistical anisotropy
我们考虑复共形标量场沿其负四次势滚下时产生的原初标量扰动。最初，这些是这个场的相位的扰动;它们在稍后的阶段被转换成绝热扰动。这种情况下的一个潜在的危险特征是在径向场方向上存在扰动，其具有红色功率谱。然而，我们表明，在小参数的线性顺序-四次自耦合-红外效应是完全无害的，因为它们可以被吸收到字段重新定义。然后，我们评估的统计各向异性固有的模型，由于存在的远程径向扰动。对于四次自耦合中的线性阶，统计各向异性不受红外效应的影响。后者出现在二次阶的自耦合，并导致在温和的（对数）增强相应的贡献的统计各向异性。由此产生的统计各向异性是一个较大的长期，然而，随着动量的增加而衰减，和一个较小的长期，这是独立的动量的组合。
2010-12-01 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Uncertainty-aware and Data-efficient Cosmological Emulation using Gaussian Processes and PCA
本文提出一种结合高斯过程与PCA的主动学习仿真模拟方法，强调不确定性感知和数据效率，在ΛCDM模型的MCMC分析中将仿真调用减少约500倍并节省约96%计算成本。
2024-06-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
Statistical Naturalness and non-Gaussianity in a Finite Universe
我们研究了原始曲率扰动的n点函数的行为，假设我们观测到的宇宙只是一个更大的空间的一个子集，具有统计均匀和各向同性的扰动。如果较大的空间在一个局部类型的非高斯统计族中具有任意n点函数，则充分偏置的较小体积将具有来自该族的“自然”版本的统计，其矩是弱非高斯的和有序的，而不管原始场的统计。我们还描述了这种偏见的双谱的形状上的效果。
2013-07-24 astro-ph.CO
Gaussianisation for fast and accurate inference from cosmological data
我们提出了一种方法，通过非线性映射，如Box-Cox变换及其推广，将多变量单峰非高斯后验概率密度转换为近似高斯的。这允许从点样本分析重建后验，如马尔可夫链，并简化了随后的联合分析与其他实验。这样，通过压缩MCMC样本中包含的信息，可以有效地报告多变量后验密度。此外，模型证据积分（即边际似然）可以分析计算。这种方法类似于在宇宙微波背景中寻找正常参数，但更一般。最佳高斯变换的搜索通过最大似然形式主义计算执行;其质量可以通过后验的可信区域的再现程度来判断。我们证明了我们的方法优于核密度估计在这个目标。此外，我们从普朗克数据中选择了具有几个不同的强非高斯特征的边缘后验样本，并验证了边缘轮廓的再现。为了证明证据计算，我们Gaussianise弱透镜和重子声学振荡（BAO）的数据的联合分布，为不同的宇宙学模型，并找到一个偏好平坦的$Λ$ CDM。与Savage-Dickey密度比和人口Monte Carlo计算的值相比，我们发现我们的方法在其他两种方法的范围内具有良好的一致性。
2016-06-13 astro-ph.CO astro-ph.IM
Evolution of cosmological perturbations and the production of non-Gaussianities through a nonsingular bounce: Indications for a no-go theorem in single field matter bounce cosmologies
假设曲率扰动和引力波最初起源于物质主导的收缩相的真空涨落，我们研究了通过非奇异弹跳相演化的宇宙学扰动的动力学，该非奇异弹跳相由与爱因斯坦引力最小耦合的一般单标量场拉格朗日量描述。为了使这样的模型与当前张量-标量比的上限保持一致，必须在反弹阶段增强曲率波动。我们表明，虽然它仍然有可能扩大曲率扰动的振幅，由于非平凡的背景演化，这种增长是非常有限的，因为超级哈勃尺度上的曲率扰动的守恒。我们进一步通过反弹阶段的原始非高斯性的演变进行了一般性的分析。通过研究双谱的一般形式，我们表明，非高斯参数$f_{\mathrm{NL}}$（这是为了团结之前的反弹阶段）是在反弹阶段，如果曲率波动增长增强。因此，在这种由单个标量场给出物质的非奇异反弹模型中，在获得足够小的张量-标量比和不获得超过当前上限的$f_{\mathrm{NL}}$值之间似乎存在张力。这个结论可以被认为是一个“不可行”的定理，它排除了任何以真空初始条件为涨落的单场物质反弹宇宙学。
2015-09-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A new way of setting the phases for cosmological multi-scale Gaussian initial conditions
我们描述了如何定义一个非常大的离散实现的高斯白噪声场，具有层次结构和属性的字段的任何部分的值可以快速计算。这样一个场的微小子区域可以用来设置高斯初始条件的相位信息，用于结构形成的个体宇宙学模拟。该方法具有以下特点：（i）基于八叉树的层次结构特别适合于生成后续再模拟或缩放初始条件;（ii）预先为所有相关的物理尺度定义相位，使得再模拟初始条件通过构造既与它们的父模拟一致，又彼此一致;（iii）可以通过发布计算场的代码来容易地使场公开-一旦公开，可以通过指定实现内的空间位置来共享或发布相位信息。在本文中，我们描述了创建这样的实现背后的原则。我们定义了一个名为PANPHASIA的例子，并在arXiv（Jenkins & Booth）上的一篇配套论文中公开了一个计算它的代码，在50个八叉树层次上，PANPHASIA的线性尺度超过了10^15倍--这个范围大大超过了当前哈勃半径与假定的CDM自由流尺度的比值。我们将展示如何修改用于制作宇宙学和reimulation初始条件的代码，使其可以从Panphasia的相位信息，并使用此代码，我们证明，它是可能的，使质量良好的reimulation初始条件。我们定义了一个公约，用于发布相位信息Panphasia和发布的初始阶段的几个室女座联盟的最近的宇宙学模拟，包括3030亿粒子MXXL模拟。
2013-06-25 astro-ph.CO
Precise Estimation of Cosmological Parameters Using a More Accurate Likelihood Function
从一个给定的数据集的宇宙学参数的估计需要一个似然函数的建设，在一般情况下，有一个复杂的函数形式。我们采用高斯copula，并构造了一个copula似然函数的收敛功率谱从弱透镜调查。我们表明，基于高斯似然的参数估计错误地引入了系统的转变的置信区域，特别是对于参数的暗能量状态方程w。因此，Copula似然函数应该在未来的宇宙学观测中使用。
2010-12-20 astro-ph.CO
Cosmological consequences of statistical inhomogeneity
本文研究了宇宙学扰动空间依赖均值对统计均匀性及遍历性的否定，利用相干态构造原初均值并分析功率谱与双谱，发现当前数据不支持大尺度原初均值且受 Planck 限制，小尺度可通过未来 CMB $μ$-畸变检验。
2025-01-24 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological simulations of scale-dependent primordial non-Gaussianity
本研究开展了含局域型尺度依赖原初非高斯性的ΛCDM宇宙学N体模拟，验证其符合宇宙微波背景限制的同时，揭示了其对多种宇宙结构性质的影响，并首次发现部分模型可模拟温暗物质的可观测量效应。
2024-07-11 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological evolutions of completely degenerated Fermi-system with the scalar interparticles interactions
研究了具有标量相互作用的粒子平衡统计系统的爱因斯坦方程的宇宙学解。结果表明，标量场可以有效地改变统计系统的状态方程，从而导致宇宙膨胀二次加速的可能性。
2010-11-26 astro-ph.CO gr-qc
