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
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
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
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
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
Probing the cosmological viability of non-gaussian statistics
基于热力学和引力之间的关系，我们借助于Verlinde的形式主义，提出了Friedmann-Robertson-Walker宇宙动力学演化的另一种解释。这种描述考虑了熵和温度固有的视界的宇宙，由于信息全息存储在那里通过非高斯统计理论提出的Tsallis和Kaniadakis。这些非高斯统计在宇宙学背景下的影响是改变了引力常量的强度。本文考虑了用非高斯统计量修正的$w$ CDM模型，并研究了这些非高斯修正与宇宙学观测的相容性。为了分析宇宙学数据在何种程度上限制了这些非广延统计，我们使用了Ia型超新星、重子声学振荡、哈勃膨胀率函数和线性增长的物质密度扰动数据。
2016-05-25 astro-ph.CO gr-qc
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
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
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
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
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
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 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
Characteristic Functions for Cosmological Cross-Correlations
本文提出无偏的去卷积分布估计量 DDE，将单点统计与互相关结合，用于重叠非高斯宇宙学场的信息提取与推断。
2022-10-27 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-Gaussian statistics in galaxy weak lensing: compressed three-point correlations and cosmological forecasts
Instituto de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理科学研究所）
该研究探讨了通过压缩三阶相关性提升宇宙学约束能力的方法，并发现高阶统计信息在弱透镜效应中具有显著优势。
2026-01-14 astro-ph.CO
Gaussianization: Enhancing the Statistical Power of the Power Spectrum
功率谱在天文学中有着广泛的应用，可以用来分析时间或空间结构。在宇宙学中，它被用来量化大尺度结构（LSS）和宇宙微波背景（CMB）。这是因为功率谱完全量化了高斯随机场，CMB和LSS场似乎在早期。然而，在晚期和小尺度下，宇宙密度场变得高度非高斯。功率谱在小尺度上失去描述LSS和CMB场的能力，最明显的是通过功率谱中作为尺度函数的高协方差。实际上，这大大降低了观测对宇宙学参数的约束。然而，如果将产生（更多）高斯1点分布的非线性变换应用于场，则场的功率谱中的额外协方差可以显著减少。在大致对数正态的低红移物质密度场的情况下，对数变换完成这一点。在测量功率谱之前，对密度场进行对数变换，也会使宇宙学参数的约束收紧几倍。
2011-09-15 astro-ph.CO
Suppressing cosmic variance with paired-and-fixed cosmological simulations: average properties and covariances of dark matter clustering statistics
从观测到的星系聚类中进行宇宙学推断需要对平均聚类统计量及其协方差进行准确的预测。这些都受到宇宙方差的影响--由于谐波数量有限而产生的统计噪声。宇宙方差可以通过固定谐波的振幅来抑制，而不是从暴胀模型预测的高斯分布中提取它们。初始实现也可以与180度翻转相位成对生成，以进一步减少方差。在这里，我们比较了使用配对和固定与高斯初始条件的平均暗物质聚类和协方差矩阵预测N体模拟的后果。在以前的研究中，我们发现配对和固定和高斯模拟的平均密度分布函数，功率谱和双谱之间没有可测量的差异。然而，从配对和固定的模拟的协方差被抑制在一个复杂的规模和红移依赖的方式。这种情况在重子声学振荡的尺度上尤其成问题，其中功率谱的协方差矩阵与高斯实现相比仅低20%，这意味着宇宙方差没有太大的减少。非平凡的抑制，结合配对和固定的协方差比高斯模拟的噪声更大的事实，表明没有从配对和固定的模拟获得准确的协方差矩阵的路径。由于协方差是至关重要的观测估计的星系团统计和宇宙学参数，配对和固定的模拟，虽然有用的一些应用程序，不能用于生产模拟星系目录。
2019-03-20 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
Multiple measurements on the cosmic curvature using Gaussian process regression without calibration and a cosmological model
本文提出一种无需校准和宇宙学模型的方法，结合BAO测量与经GP回归重建的CC数据，在多个红移处约束Ω_K，发现结果几乎不受哈勃常数先验影响。
2024-01-19 astro-ph.CO
Redshift Evolution of the HII Galaxy $L$-$σ$ Relation: Gaussian Process Analysis and Cosmological Implications
Institute of Theoretical Physics, School of Physics, Dalian University of Technology（大连理工大学物理学院理论物理研究所）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；College of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文学与空间科学学院）
研究通过高斯过程回归分析了HII星暴星系的L-σ关系在不同红移下的变化，发现对数红移修正能显著提高高红移数据的拟合效果，但红移演化证据依赖于内在散射的建模方式，同时强调了选择效应和内在散射建模在建立HIIGs作为精确宇宙学探针中的关键作用。
2026-05-21 astro-ph.CO
Gaussian Process Cosmography
高斯过程提供了一种从观测中提取宇宙学信息的方法，而无需假设宇宙学模型。我们进行宇宙学-映射宇宙膨胀的时间演化-在一个模型独立的方式使用运动学变量和宇宙学的几何探测。使用最先进的超新星距离数据从联盟2.1编译，我们约束，没有任何假设的暗能量参数化或物质密度，哈勃参数和减速参数作为红移的函数。这些关系的提取成功地测试对模型的功能，在不同的连贯性尺度，受到一定的统计警告。
2012-07-10 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
Analytic Methods for Cosmological Likelihoods
我们提出了宇宙学似然分析的一般解析方法，解决了宇宙学中的“多参数”问题。最大值的发现牛顿法，而边缘化多余的参数，参数误差和协方差估计的分析边缘化的任意似然函数与平坦或高斯先验。我们表明，其余参数的信息被边缘化。边缘化的所有参数，我们发现一个分析表达式的贝叶斯证据模型选择。我们将这些方法应用于由高斯似然描述的数据，其参数为均值和协方差。当与Monte-Carlo Markov Chain方法结合时，该方法可以将常规的似然分析加速几个数量级，而贝叶斯模型选择变得有效瞬时。
2010-03-04 astro-ph.CO
Inhomegeneous cosmological models and fine-tuning of the initial state
非均匀宇宙学模型经常被报道由于观测者的位置而遭受微调问题。我们研究，如果这是一个通用的功能，在Lemaintre-Tolman（LT）模型，通过调查，如果有模型的自由在初始状态。在这些情况下，当前的微调位置将从非微调的初始状态演变而来，从而消除了问题。在本文中，我们表明，这不是一个一般的问题，我们给出的条件时，LT模型没有微调的初始状态。然而，这种情况的物理意义需要更多的调查。我们调查，如果这个条件可以从一个特殊的情况下找到：均匀模型与物质，黑暗，曲率密度作为参数。我们发现，对于任何合理的密度值，这些模型都不满足这个条件，因此在初始状态下没有自由。我们认为这与齐次模型的初始状态的微调问题有关，因为早期的暴胀不包括在内。我们在非齐次模型的背景下讨论的条件。
2014-03-26 astro-ph.CO
The Impact of Non-Gaussian Primordial Tails on Cosmological Observables
本研究通过唯象模型生成带非高斯尾部的原初势并数值演化，分析其对CMB和大尺度结构的影响，发现尾部增强会带来CMB热点冷点局域增强、大质量暗晕质量函数提升及尺度依赖偏置，指出后者需结合其他统计量探测原初过程，无法单独排除单场暴胀。
2024-06-21 astro-ph.CO
Non-Linear Matter Power Spectrum Covariance Matrix Errors and Cosmological Parameter Uncertainties
物质功率谱的协方差矩阵是星系团数据统计分析的关键要素。观测测量的独立实现可以用来对协方差进行采样，然而统计采样误差将传播到宇宙学参数推断中，可能限制即将到来的星系巡天的能力。作为独立实现的数量的函数，这些错误的影响已被评估为高斯分布的数据。然而，在后期的非线性集群的问题导致偏离高斯统计。在这里，我们解决了非高斯误差对样本协方差和精度矩阵误差的影响，使用一个大的数值N体模拟合奏。在有限体积效应可以忽略的模式范围内（$0.1\lesssim k\,[h\,{\rm Mpc^{-1}}]\lesssim 1.2$），我们发现样本协方差的估计方差相对于高斯预测高于$\sim 10\%$水平的偏差。在精度矩阵的情况下，这些减少到大约$\sim 5\%$。最后，我们进行Fisher分析，估计协方差误差对宇宙学参数约束的影响。特别是，假设欧几里德一样的调查特性，我们发现，一些独立的实现大于$\gtrsim 5000$是必要的，以减少贡献的样本协方差误差的宇宙学参数的不确定性在次百分比水平。我们还表明，限制分析大尺度$k\lesssim0.2\,h\,{\rm Mpc^{-1}}$的结果在约束力相当大的损失，而使用的线性协方差，包括较小的尺度导致低估的宇宙学参数的错误。
2016-04-13 astro-ph.CO
Cosmological parameter inference from galaxy clustering: The effect of the posterior distribution of the power spectrum
我们认为后验分布的形状时，使用拟合宇宙学模型测量星系调查的功率谱。在非常大的尺度上，幂中的高斯后验分布不近似于我们对高斯密度场$δ_k$期望的后验分布$\mathcal{P}_R$，即使我们根据待测模型改变协方差矩阵。我们比较替代后验分布与$\mathcal{P}_R$，无论是模式的模式和预期的测量原始非高斯参数化的$f_\mathrm{NL}$。在协方差矩阵固定的高斯后验分布$\mathcal{P}_f$上进行边缘化，得到$f_\mathrm{NL}$的后验均值，对于具有欧几里得特征的数据集，$\triangle f_\mathrm{NL}=0.4$会低估$f_\mathrm{NL}$的后验均值，而对于斯隆数字巡天（SDSS）-III重子振荡光谱巡天（BOSS）的数据发布9（DR 9），$\triangle f_\mathrm{NL}=19.1$会低估$f_\mathrm{NL}$的后验均值。采用不同形式的后验函数意味着我们不一定需要每个待检验模型的不同协方差矩阵：这种依赖性被吸收到后验函数的函数形式中。因此，分析的计算负担显著降低。
2015-09-02 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
Non-Gaussian Mode Coupling and the Statistical Cosmological Principle
局域型原始非高斯耦合统计的曲率扰动在非常不同的物理尺度。由于这种耦合，我们哈勃体积中的宇宙质量的统计（即多光谱）可能不能代表更大宇宙中的宇宙质量--也就是说，它们可能有偏差。这种偏差取决于λ的局部背景值，其中包括波长为k < H_0的所有模式的贡献，因此如果整个后暴胀补丁与我们的哈勃体积相比很大，则会增强。我们研究了一般的本地型非高斯性的本地测量统计的偏差。我们详细考虑了三个例子：（i）通常的fNL，gNL模型，（ii）强非高斯模型，（iii）两场非高斯初始条件。在每种情况下，我们都可以在哈勃大小的补丁中生成弱高斯的统计数据，并且与观测结果一致，尽管在更大的后暴胀补丁中的统计数据看起来非常不同。
2013-06-17 astro-ph.CO hep-th
Cosmic shear statistics in cosmologies with non-Gaussian initial conditions
我们计算了具有非高斯原始密度涨落的模型中弱宇宙剪切的功率谱。偏离高斯性的宇宙学初始条件最近在文献中引起了很大的关注，特别是关于它们对非线性结构形成的影响，以及它们可以对暴胀时代施加的限制。完全非线性的物质功率谱进行了评估与使用的物理动机，半解析晕模型，其中的质量函数和线性晕偏差进行了适当的校正，为非高斯宇宙学。与以前的工作一致，我们发现，与CMB界限兼容的非高斯性水平和正偏度在中间尺度上产生几个百分点的功率增加。然后，我们使用的物质功率谱，连同观测动机的背景源红移分布，以计算宇宙学弱透镜功率谱。我们发现，从参考高斯模型的功率谱的偏差程度是小的统计误差相比，甚至从未来的弱透镜调查。然而，在一个大范围的多极子上对信号求和可以降低噪声，当所有其他宇宙学参数保持固定时，在$|f_\mathrm{NL}| \simeq $几十的水平上显著检测到非高斯性。最后，我们已经表明，非高斯水平上的约束可以改善$\sim 20%$与使用弱透镜层析成像。
2010-02-10 astro-ph.CO
Renormalization group computation of likelihood functions for cosmological data sets
我展示了如何一个重整化群（RG）方法可以用来逐步集成的宇宙学大尺度结构数据集（包括CMB，星系红移调查等）的信息。我展示了高斯场的数值测试，该方法允许任意接近精确计算似然函数的顺序$\sim N$时间，即使是没有对称性的问题，相比之下，$N^3$蛮力线性代数（其中$N$是数据点的数量--公平地说，已经存在在最坏的$N \log N$时间内解决高斯问题的方法，并且该方法在实践中不一定更快）。该方法不需要采样或其他Monte Carlo（随机）元素。非线性/非高斯性可以考虑到通过积分出小尺度模式生成的项可以被投影到足够的基础上的程度，例如，至少在足够扰动的情况下。评估的公式是直接的，不需要理解量子场论，但本文也可以作为一个教学介绍威尔逊RG天文学家。
2018-10-19 astro-ph.CO
Partition function approach to non-Gaussian likelihoods: Formalism and expansions for weakly non-Gaussian cosmological inference
本文提出将正则配分函数构建为贝叶斯证据的拉普拉斯变换，通过微分对数配分函数计算后验累积量以处理宇宙学中的非高斯似然，并验证了其与DALI展开、Hamilton Monte-Carlo及Cramér-Rao界限的联系。
2022-12-06 astro-ph.CO physics.data-an
Universal Non-Gaussian Initial Conditions for N-body Simulations
在本文中，我们提出了一个有效的形式主义的实现用于N体模拟中使用的任意非高斯初始条件的生成。该方法涉及使用一个可分离的模态方法分解原始的双谱或三谱。这种方法允许更有效地产生的非高斯初始条件已经在文献中描述，以及第一次的非可分离的bispectra和特殊类的对角线免费trispectrum的生成。模态方法还允许从给定的实现，这是一个事实，利用提供一个准确的一致性检查的模拟重建的光谱。
2011-08-18 astro-ph.CO
An iterative reconstruction of cosmological initial density fields
为了提高从重子声学振荡（BAO）中恢复宇宙距离尺度的精度，我们提出了一种从晚期宇宙学物质密度场重建线性理论初始条件的迭代方法.我们目前的测试使用暗物质密度场在真实和红移空间产生的$N$体模拟。在$z = 0.5$的红移空间中，我们发现用我们的迭代方法重建的位移场在$k < 0.10h\ {\rm Mpc}^{-1}$尺度上与暗物质粒子的真实位移场有80%以上的相关.此外，我们表明，我们重建的密度场的两点关联函数匹配的初始密度场大大更好，特别是在小尺度（$< 40h^{-1}\ {\rm Mpc}$）。我们的红移空间的结果得到改善，如果我们使用各向异性平滑，以占减少小尺度信息沿视线在红移空间。
2018-11-01 astro-ph.CO
The Formation of Population III Binaries from Cosmological Initial Conditions
先前的高分辨率宇宙学模拟预测，早期宇宙中出现的第一批恒星质量非常大，并且是孤立形成的。在这里，我们讨论一个宇宙学模拟，其中中心50太阳质量团分裂成两个核心，质量比为2：1，其中一个碎片坍缩到密度为10^{-8} g/cc。第二个碎片，在800天文单位的距离，也是光学厚到它自己的冷却辐射从分子氢线，但仍然能够冷却通过碰撞诱导发射。这两个高密度的峰将在10^5年的时间内继续从周围的冷气体库中吸积，并可能形成一个双星系统。
2009-07-16 astro-ph.CO
Effects of the initial conditions on cosmological $N$-body simulations
由于目前的大型观测调查，宇宙学正在进入一个精确度达到百分之一的时代。这种观测精度现在要求数值方法和宇宙学模拟更精确。在本文中，我们研究的准确性$N$体数值模拟和它们的依赖于初始条件和模拟算法的变化。为此，我们使用了一系列的宇宙学$N$体模拟与不同的初始条件。我们测试的初始条件，即预初始配置（preIC），拉格朗日微扰理论（LPT）的阶数，和初始红移的影响，统计与宇宙的大尺度结构，如晕质量函数，密度功率谱，和最大程度的大尺度结构。我们发现，玻璃或网格预初始条件给出类似的结果在$z\lesssim 2$。然而，在玻璃初始条件下的初始过剩的功率产生的功率谱和质量函数在高红移的微妙的差异。用于生成模拟的IC的LPT顺序被发现起着至关重要的作用。一阶LPT（1LPT）模拟相对于二阶（2LPT）模拟低估了大质量晕的数量，对于初始红移为23的$10^{14} h^{-1} M_\odot$，通常低估2%，而对于$z_\mathrm{ini} = 23$，在奈奎斯特频率附近低估6%的小尺度功率。此外，在较高的红移，质量函数的高质量端在1LPT模拟中被显著低估。另一方面，当LPT阶数固定时，起始红移对晕质量函数的低质量端有系统的影响。
2014-01-23 astro-ph.CO
Accurate initial conditions for cosmological N-body simulations: Minimizing truncation and discreteness errors
宇宙学N体模拟的初始条件的不准确很容易成为预测非线性大尺度结构的最大系统误差来源。从理论上讲，初始条件通常是由拉格朗日摄动理论的位移场的低阶截断来提供的，其中一阶和二阶近似是最常见的。在这里，我们调查所带来的改进，使用初始条件的基础上三阶拉格朗日摄动理论（3LPT）。我们表明，与3LPT，截断误差被大大抑制，从而打开门户，以初始化模拟准确地晚至z=12（我们考虑的分辨率）。我们分析了扰动截断和粒子离散对各种汇总统计量的竞争效应。离散误差本质上是衰减模式，因此对于较早的初始化时间会被强烈放大。我们表明，晚开始时间与3LPT提供最准确的配置，我们发现符合连续流体限制在1%内的功率和双谱在z=0的粒子奈奎斯特波数我们的模拟（k ~ 3 h/Mpc）。总之，为了抑制非流体伪影，我们建议使用3LPT尽可能晚地初始化模拟。我们公开了我们的3LPT初始条件生成器。
2020-11-16 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
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
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
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
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
Statistical consistency of sign-switching vacuum energy with cosmological observations
Plaksha University（普拉克斯哈大学）；Universidade Federal do Paraná（巴拉那联邦大学）；Federal University of Latin American Integration (UNILA)（拉丁美洲联邦大学）
研究通过非高斯诊断评估Λ_sCDM模型在宇宙学观测中的统计一致性，发现其在中等红移处改善几何兼容性，但参数张力减少不等于预测一致性提升。
2026-07-23 astro-ph.CO gr-qc
Non-Gaussian estimates of tensions in cosmological parameters
我们讨论了如何有效地和可靠地估计不同实验的参数确定的一致性和不一致性的水平，充分考虑到非高斯参数后验。我们开发了两个家庭的可扩展的算法，使我们能够执行这种类型的计算在越来越多的维度和不同程度的紧张局势。一类算法依赖于后验分布的核密度估计，而另一类算法依赖于具有归一化流的后验分布的机器学习建模。我们展示了他们的有效性和准确性与一组基准的例子，发现这两种方法同意彼此和真正的紧张局势内$0.5σ$在困难的情况下，一般$0.2σ$或更好。这使我们能够研究暗能量巡天的宇宙学结构集群的不同测量之间的内部一致性水平，以及它们与普朗克卫星的宇宙微波背景测量之间的一致性。
2021-06-29 astro-ph.CO astro-ph.IM
Information geometry in cosmological inference problems
统计推断往往涉及的模型是非线性的参数，从而导致非高斯后验。存在许多可以处理非高斯分布的计算和分析工具，并且经验高斯化变换可以减少分布中的非高斯性的量。或者，在这项工作中，我们采用的方法从信息几何。后者制定了一套概率分布的一些给定的模型作为一个流形采用黎曼结构，配备了一个度量，费舍尔信息。在这个框架中，我们研究的微分几何意义的非高斯性在高阶Fisher近似，和他们各自的变换行为下重新参数化，这对应于统计流形上的图表过渡。虽然弱非高斯性在一阶近似中在正常坐标中消失，但一般来说，无法找到全局丢弃非高斯性的变换。作为应用，我们考虑了超新星距离-红移关系在宇宙学中对于参数对（$Ω_{\mathrm{m_0}}$，$w$）的似然性。我们展示了置信区间和测地线长度之间的联系，并展示了如何沿着简并方向的李导数暗示了Fisher度量的可能等距。
2020-10-27 astro-ph.CO gr-qc
The cosmological collider signal in the non-BD initial states
本文研究了非BD初态下标量旁观者粒子树级交换产生的宇宙学对撞机信号，通过求解自举方程解析计算暴胀子关联函数，发现非BD初态消除了玻尔兹曼抑制，使其能探测远高于暴胀哈勃尺度的能量。
2023-09-11 astro-ph.CO hep-ph
Second-order cosmological perturbation theory and initial conditions for $N$-body simulations
我们使用规范不变的宇宙学扰动理论来计算位移场，为$N$体模拟设置初始条件。在同步共动规范中使用一阶和二阶完全相对论性微扰理论，使我们能够超越牛顿预言，并计算相对论性修正。我们使用Einstein-de Sitter模型，在我们的解中包括增长和衰减模。我们的结果的影响应通过实施的宇宙学$N$体模拟的特色位移进行评估。
2015-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Non-Gaussian Error Contribution to Likelihood Analysis of the Matter Power Spectrum
我们研究了标准λ冷暗物质宇宙的物质功率谱的样本方差。我们使用总共5000个宇宙学N体模拟来详细研究最佳拟合宇宙学参数的分布和重子声学峰位置。得到的分布进行比较，从Fisher矩阵分析的结果，包括非高斯误差。对于Fisher矩阵分析，我们直接使用全非线性模拟计算物质功率谱相对于宇宙学参数的导数。我们表明，非高斯误差增加了未边缘化的错误高达一个因子5为k_{max} = 0.4小时/百万分之一秒，如果只有一个自由参数提供其他参数是由外部信息确定的。另一方面，对于多参数拟合，由于功率谱中的严重参数退化，非高斯误差的影响被显著减轻。声峰位置的分布由高斯分布很好地描述，其宽度与从Fisher矩阵预测的统计间隔一致。我们还研究了由于非高斯误差而导致的最佳拟合参数的系统偏差。的偏差被发现是小于1西格玛的宇宙学参数和声学尺度位置的统计误差。
2010-12-24 astro-ph.CO gr-qc
