Improved renormalization group computation of likelihood functions for cosmological data sets
宇宙学大尺度结构数据集（包括CMB、星系红移巡天等）的似然函数评估自然涉及边缘化，即，积分，在未知的底层随机信号场上进行。最近，我展示了如何使用重整化群方法来有效地进行这种积分，首先积分出最小尺度结构，即，局部化的结构在附近的数据单元格之间的差异的尺度上，然后在粗粒化步骤中组合相邻的单元格，然后一遍又一遍地重复该过程，直到所有尺度都被整合。在这里，我以几种方式扩展了该公式，以减少该方法的线性缩放与数据集大小的前因子。关键的改进是显示了如何在粗粒化步骤中将特定相邻细胞之间的差异相加之前将其整合出来，与原始配方相比，原始配方中更普遍地整合了小规模波动。我建议在该方案的细节上进行一些其他改进，包括展示如何围绕底层随机场的极大似然估计进行积分。最后，在我的笔记本电脑上，一个百万单元格高斯测试数据集的精确似然计算在两分钟内运行，还有进一步优化和直接并行化的空间。
2019-06-21 astro-ph.CO
The Variance and Covariance of Counts-in-Cells Probabilities
细胞计数（CIC）测量包含了丰富的宇宙学信息，但很少用于约束理论。虽然我们可以预测给定宇宙学的分布形状，但要将模型拟合到观测到的CIC概率，需要协方差矩阵-一个概率箱中计数的方差和不同箱中计数之间的协方差。到目前为止，还没有这些差异的一般表达式。在这里，我们表明，相关性的特定水平，或“切片”的密度场确定的方差和协方差的CIC概率。我们推导出明确的公式，准确地预测子体积的模拟星系目录之间的方差和协方差，打开大门使用CIC测量宇宙学参数估计。
2020-06-30 astro-ph.CO
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
Halo Counts-in-cells for Cosmological Models with Different Dark Energy
我们研究了在暗能量宇宙模拟（DEUS）中描述暗物质晕的细胞计数概率分布函数。我们描述了线性和非线性尺度上的红移之间的测量$z=0$到$z=4$。引力准平衡分布（GQED），负二项分布（NBD），泊松对数正态分布（PLN），和泊松对数正态分布与偏置参数（PLNB）的最佳拟合进行了比较模拟。在一定的红移和标度范围内，拟合结果相当一致。为了区分$Λ$暗能量和RPCDM（quintessence）和$w$ CDM（phantom）暗能量，我们提出了一种新的方法，即比较细胞内计数概率分布函数的模型参数.我们发现，在不同的暗能量宇宙学中，红移$0.65<z<4$之间的$2-25h^{-1}$ Mpc尺度上的晕计数的平均值和方差显示出显着的百分比差异。在$15-25h^{-1}$ Mpc尺度上，NBD中的$g$参数、PLN中的$ω$参数、PLNB中的$b$和$C_b$参数在不同的暗能量宇宙学中显示出比在较小尺度上更大的百分比差异。在$2-6h^{-1}$ Mpc尺度上，GQED中的峰度和$b$参数在不同的暗能量宇宙学中显示出比在更大尺度上更大的百分比差异。对于在DEUS模拟中探索的宇宙学，相对于$Λ$ CDM，RPCDM和$w$ CDM暗能量宇宙学的这些统计之间的百分比差异通常随着红移从几个百分比增加到$z=4$的显著更大的百分比。将我们的方法应用于模拟和星系调查可以提供一种有用的方法来区分暗能…
2020-01-17 astro-ph.CO
Lensing effects in inhomogeneous cosmological models
在引力透镜技术中发展起来的概念，如剪切、会聚、切向弧和径向弧，可以用来检验用来解释宇宙加速模型的非均匀模型的成立性。我们研究了广泛讨论的LTB宇宙学模型。事实证明，对于坐在全局LTB解的原点的观察者，剪切消失，就像在FRW模型中一样，而收敛的值不同，这可能导致可观察到的宇宙学效应。我们还考虑了瑞士奶酪模型最近提出的基础上LTB的观察员坐在FRW的一部分。结果表明，就径向弧和切向弧的形成而言，它们具有不同的行为。
2009-01-03 astro-ph.CO
Post-Newtonian cosmological models
我们构建了一个框架来探讨非线性结构的形成对宇宙大尺度膨胀的影响。我们采用自下而上的方法来进行宇宙建模，将我们的宇宙分裂成细胞。每个细胞内的物质含量是由后牛顿形式主义。我们假设大部分的细胞是在附近的弱引力场，所以它可以用微扰闵可夫斯基度规来描述。我们的细胞是用以色列的连接条件拼凑在一起的。我们在这些细胞的边界上施加反射对称。这使我们能够计算细胞边界的运动方程，从而计算宇宙的膨胀率。在牛顿阶下，我们恢复了标准的类弗里德曼方程。在后牛顿阶，我们得到了宇宙大尺度膨胀的修正。我们的框架并不依赖于宇宙学中的平均过程。作为一个例子，我们使用这个框架来研究大量规则排列的点状质量的宇宙学演化。在牛顿阶下，类弗里德曼方程采取尘埃和空间曲率的形式。在后牛顿阶，我们得到了对尘埃项的修正，我们得到了一个额外的项，它的形式和辐射一样。类辐射项是爱因斯坦方程非线性的结果，是由于我们模型中存在的不均匀性。
2015-12-15 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological constraints from HSC Y1 lensing convergence PDF
本文利用HSC Y1归一化收敛图的PDF结合功率谱测量物质聚类幅度$S_8$，通过分离非高斯信息提升约束精度，PDF使约束改善约10%。
2023-11-21 astro-ph.CO
Information escaping the correlation hierarchy of the convergence field in the study of cosmological parameters
使用适合的数值模拟，我们表明，整个层次的时刻迅速停止提供一个完整的描述的收敛一点概率密度函数离开线性制度。这表明，收敛场的完整N点关联函数层次很快变得一般不完整，在非线性尺度上是一个非常差的宇宙学探测器。在单位方差的尺度下，一点概率密度函数的Fisher信息量中只有5%仍然包含在其矩的层次结构中，这表明逃离层次结构的信息比传播到高阶矩的信息的影响要大得多。因此，通过提取整个层次结构可以实现的宇宙学参数的约束变得次优。一个简单的对数映射使得矩层次再次适合于参数提取。
2012-02-24 astro-ph.CO astro-ph.IM stat.AP
Using Cartesian slice plots of a cosmological simulation as input of a convolutional neural network
本文提出用宇宙学模拟的笛卡尔切片图训练CNN，通过Hessian矩阵特征值标记宇宙网结构类别，验证了二维切片图足以识别宇宙网结构。
2024-10-23 astro-ph.CO gr-qc
Probability Distribution Functions of Cosmological Lensing: Convergence, Shear, and Magnification
我们进行高分辨率的光线追迹模拟，调查概率分布函数（PDF）的透镜收敛，剪切，和放大远源的红移$z_s=20$。我们特别注意散粒噪声效应在$N$体模拟明确显示它如何影响方差的收敛。通过近似关系$μ=(1-κ)^{-2}$，我们证明了收敛和放大概率密度函数是密切相关的，它可以很好地再现概率密度函数的行为，直到高放大率的尾部.在源平面中测量的平均收敛被发现是系统性的负，而不是零，因为经常假设，并与收敛方差。我们提供了简单的分析公式的PDF，再现模拟PDF合理以及广泛的红移和平滑的大小。作为光线追迹模拟的明确应用，我们研究了遥远星系和类星体的强透镜几率和放大效应对光度函数的影响。
2011-08-16 astro-ph.CO gr-qc
Resolution Convergence in Cosmological Hydrodynamical Simulations Using Adaptive Mesh Refinement
我们已经探讨了气体分布的演化进行了宇宙学模拟使用RAMSES自适应网格细化（AMR）代码，探索宇宙学流体动力学模拟的分辨率的影响。了解初始条件的分辨率和模拟的最终分辨率的影响至关重要。较低的初始分辨率模拟往往会产生较少数量的低质量结构。这将强烈影响物体的组装历史，并具有模拟不同宇宙学的相同效果。初始条件的分辨率是模拟中的一个重要因素，即使具有固定的最大空间分辨率。使用AMR模拟的气体的功率谱与固定网格方法有很大的不同-AMR模拟中小尺度上的功率更大-即使在固定的物理分辨率下，也会在特定的时期产生恒星形成的偏移。这是因为在特定时间之前，上网格级别被保留以保持近似固定的物理分辨率，并且仅模拟暗物质的自然演化。虽然抑制的影响随着空间和初始条件分辨率的增加而下降，但恒星形成中的偏移量仍然下降到1 kpc的空间分辨率。这些偏移量约为10- 20%，低于实现物理学的不确定性，但预计会影响星系的详细属性。我们已经实施了一种新的网格抑制方法，以尽量减少抑制对恒星形成率的影响。
2018-03-21 astro-ph.CO
Probabilistic Cosmological Mass Mapping from Weak Lensing Shear
我们从星系椭圆率星表中推导出在透镜势空间过程之前的引力透镜剪切场和会聚场。我们证明了我们的算法的性能与模拟高斯分布的宇宙透镜剪切图和重建的质量分布的合并星系团阿贝尔781使用星系椭圆测量深透镜调查。鉴于临时后验样本的透镜剪切或收敛领域的天空中，我们描述了一个算法来推断宇宙学参数通过透镜场边缘化。在我们的算法的最一般的配方，我们不做假设弱剪切或高斯分布的形状噪声或剪切。因为我们需要的解决方案和矩阵行列式的线性系统的尺寸，规模与星系的数量，我们希望我们的算法需要并行的高性能计算资源的应用正在进行的广域透镜调查。
2016-10-21 astro-ph.CO
Anisotropic Counts-in-Cells in Redshift Space: A New Route to Cosmological Constraints from Galaxy Surveys
Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心）
提出用椭球窗口替代传统球对称平滑核的体平均相关函数（VACF）框架，通过定义椭球VACF和累积量，利用N体模拟分析红移空间畸变效应，发现窗口形状随畸变状态变化，且红移空间偏斜度的形状依赖性对fσ8敏感，为星系巡天提供高效的信息丰富分析工具。
2026-06-15 astro-ph.CO
On the Convergence of the Milky Way and M31 Kinematics from Cosmological Simulations
银河系（MW）和M31（本星系群中的主要星系）的运动学可以用来估计本星系群的总质量。关于M31自行的新结果最近被用来改进这一估计。这些结果是基于运动学先验，有时使用宇宙学N体模拟进行指导和评估。然而，模拟LG类似物的运动学特性可能会有偏差，由于有效的功率谱截断引起的小尺寸的父模拟。在这里，我们探讨的依赖LG运动学的模拟框的大小，认为宇宙学模拟需要一个框的大小为1 Gpc的顺序，以索赔收敛的LG运动学性质。使用足够大的模拟，我们发现M31相对于MW的切向和径向速度分别在$v_{\mathrm {tan}}=105^{+94}_{-59} $ km/s和$v_{\mathrm {rad}}=-108^{+68}_{-81}$ km/s的范围内。这项研究强调，LG运动学来自N体模拟必须仔细解释考虑到父模拟的大小。
2022-09-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lagrangian cosmological perturbation theory at shell-crossing
我们认为原始的暗物质晕的生长播种三个交叉的初始正弦波的各种振幅。使用宇宙引力动力学的拉格朗日处理，我们研究的收敛特性的高阶微扰膨胀附近的壳交叉，通过比较分析结果与国家的最先进的高分辨率Vlasov-Poisson模拟。基于对参数空间的定量探索，我们首次明确地研究了摄动级数的收敛速度，并与直觉一致地发现，当从准一维初始条件（一个正弦波占主导地位）到准三轴对称（三个正弦波具有相同的振幅）时，收敛速度变慢.在大多数情况下，在崩溃时的系统结构，如预期的那样，非常类似于用简单的一维动力学得到的，除了在准三轴制度，其中相空间片呈现速度尖峰。在所有的情况下，微扰级数表现出一个通用的收敛行为一样快的幂律级数的扩张，允许一个数值外推到无限阶。这种外推的结果与模拟吻合得非常好，即使在壳层交叉处也是如此。
2018-12-17 astro-ph.CO
Cosmological Information in Weak Lensing Peaks
最近的研究表明，在弱透镜（WL）映射中收敛峰N（kappa）的计数，预计从即将到来的大调查，可以是一个有用的宇宙学探测。我们跟进这一发现，并使用一套WL收敛映射，从光线跟踪N体模拟获得，研究（i）WL峰的物理起源与不同的高度，以及（ii）峰是否包含超出收敛功率谱P_ell的信息。与早期的工作一致，我们发现高峰值（振幅>~ 3.5 sigma，其中sigma是r.m.s.的收敛kappa）通常由一个单一的大质量晕主导。相比之下，中等高度的峰值（~0.5-1.5 sigma）不能归因于单个坍缩的暗物质晕，而是由沿着视线的多个（通常为4-8个）晕的投影和随机的星系形状噪声产生的。尽管如此，这些峰值主导了宇宙学参数w，sigma_8和Omega_m的灵敏度。我们发现，在高斯随机场的峰高分布和它的依赖宇宙学的预测显着不同。我们直接从N（kappa）+ P_ell组合中计算w，sigma_8和Omega_m的边缘化误差，包括z_s=1和z_s=2的源星系的红移层析成像。我们发现N（kappa）+ P_ell组合的宇宙学灵敏度大约是P_ell的两倍。这些结果表明，N（kappa）包含与功率谱互补的非高斯信息。
2011-09-28 astro-ph.CO
Dark Energy from the log-transformed convergence field
收敛域的对数变换改善了“信息内容”，即，通过改进协方差矩阵特性，提高了与收敛功率谱的幅度测量相关联的总体精度。要将信息量的这种改善转化为宇宙学参数（如与暗能量相关的参数）的改善，需要知道对数变换场对这些宇宙学参数的敏感性。在本文中，我们使用N体模拟与光线追迹产生收敛场在多源红移作为宇宙学的函数。与对数变换场相关的信息增益确实导致对暗能量参数的更严格约束，但只有在忽略形状噪声的情况下。形状噪声的存在会迅速削弱对数映射的优势，比我们根据信息内容所预期的要快得多。无论有无形状噪声，使用较大的像素大小都可以实现更有效的对数变换。
2011-09-26 astro-ph.CO
KiDS-450: Cosmological Constraints from Weak Lensing Peak Statistics-I: Inference from Analytical Prediction of High Signal-to-Noise Ratio Convergence Peaks
本文是一系列论文的第一个约束宇宙学参数与弱透镜峰值统计使用$\sim 450~\rm deg^2$的成像数据从千度调查（KiDS-450）。我们测量高信噪比（SNR：$ν$）弱透镜收敛峰的范围内的$3<ν<5$，并采用理论模型来获得预期的值。这些模型使用一套模拟验证。我们考虑到两个主要的系统效应，助推因子和重子的暗物质晕的质量浓度关系的影响。此外，我们调查的其他潜在的天体物理系统学的影响，包括大尺度结构的投影效应，星系的内在排列，以及剩余的测量不确定性的剪切和红移校准。假设一个平坦的$Λ$ CDM模型，我们发现的约束$S_{\rm 8}=σ_{\rm 8}(Ω_{\rm m}/0.3)^{0.5}=0.746^{+0.046}_{-0.107}$根据宇宙剪切分析和$Σ_{\rm 8}=σ_{\rm 8}(Ω_{\rm m}/0.3)^{0.38}=0.696^{+0.048}_{-0.050}$的基础上推导出的退化方向的退化方向，我们的高信噪比峰值统计。$S_{\rm 8}$和$Σ_{\rm 8}$中的幂指数之间的差异表明，组合两种探针具有破坏$σ_{\rm 8}$和$Ω_{\rm m}$中简并性的潜力。我们的结果与相同数据集的宇宙剪切层析相关分析一致，并且$\sim 2σ$低于Planck 2016结果。
2017-10-30 astro-ph.CO
Higher order moments of lensing convergence - I. Estimate from simulations
大面积透镜测量有望使使用宇宙剪切层析成像作为严格约束宇宙学参数的工具成为可能。为此，人们通常依赖于二阶统计，例如两点相关函数及其傅立叶对应物，功率谱。向前迈进一步，我们想知道高阶统计是否以及在多大程度上可以改善透镜品质因数（FoM）。在这一系列的第一篇论文中，我们研究了如何测量二阶、三阶和四阶透镜收敛矩，并将其用作基本宇宙学模型的探测器。我们使用模拟数据和调查的影响矩估计的地图重建过程中，宇宙方差，和内在的椭圆噪声。我们证明，在现实的假设下，确实可以使用高阶矩作为进一步的透镜探测。
2016-06-29 astro-ph.CO
Momentum transfer in the dark sector and lensing convergence in upcoming galaxy surveys
我们研究了一个允许暗物质和暗能量之间动量转移的宇宙学模型。暗区的相互作用主要影响小尺度扰动的行为，而背景演化与$w$ CDM解相匹配。由于动量转移，这类模型有助于缓解标准模型中的$σ_8$差异，但不能解决所谓的$H_0$张力。我们确认，这确实是通过计算宇宙学约束的情况下。虽然我们的分析倾向于支持$σ_8$值低于$Λ$ CDM，但我们没有发现暗区动量转移不消失的证据。由于即将到来的星系巡天将提供与测试模型相关的尺度和红移信息，从而允许在暗区进行动量转移，因此我们还使用不同的巡天配置进行了预测。我们评估的相关性时，忽略透镜收敛$κ$建模的角功率谱的数量计数波动$C_\ell^{\rm ij}(z,z')$。我们发现，不包括$κ$在分析中导致有偏见的约束（$\approx 1-5\,σ$）的宇宙学参数，即使包括来自其他实验的信息。不正确地模拟$C_\ell^{\rm ij}(z,z')$可能会导致对中微子质量的虚假检测，并加剧$H_0$和$σ_8$的差异。
2022-12-09 astro-ph.CO
Joint inference of weak lensing convergence map and cosmology with diffusion models
NSF-Simons AI Institute for the Sky (SkAI)（NSF-西蒙斯天空人工智能研究所）；University of Chicago（芝加哥大学）
提出基于扩散模型的隐式推断方法，联合推断宇宙学参数和收敛图，无需显式可微前向模型，在模拟数据上验证了后验校准和场统计的正确性。
2026-07-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
Reconstruction of Continuous Cosmological Fields from Discrete Tracers with Graph Neural Networks
本文提出一种混合GNN-CNN架构，从离散星系点云重建连续宇宙学物质场，利用CAMELS模拟验证了暗物质与电子密度的准确重建，并引入优于传统方法的网格分配方案。
2024-11-04 astro-ph.CO
Dominated-Convergence Failure in Cosmological Perturbation Theory and a Numerical Foundation for BBGKY+ZA
Braintree High School（布伦特里高中）
本文指出宇宙学微扰理论中密度场展开的勒贝格控制收敛定理失效，并提出了基于BBGKY层级和Zel'dovich近似的无此问题的数值方法。
2026-05-27 astro-ph.CO
Accounting for Baryons in Cosmological Constraints from Cosmic Shear
即将进行的引力透镜观测所面临的最有害的理论系统之一是由重子对会聚场功率谱的影响所引入的不确定性。已经提出的一种解释这些效应的方法是允许几个额外的参数（表征暗物质晕）变化，并将透镜数据与这些晕参数以及标准的宇宙学参数集同时拟合。我们测试这个方法。特别是，我们使用这种技术来模拟收敛功率谱预测从一组宇宙学模拟。我们估计的偏差，在暗能量状态方程的参数，如果一个是适合的光谱预测的模拟没有模型的重子，或与所提出的方法。我们发现，忽略重子效应会导致暗能量参数的偏差，这是像暗能量调查这样的调查的统计误差的几倍。提出的重子效应修正方法使暗能量状态方程参数的剩余偏差小于统计误差。这些结果表明，这种缓解方法可以应用于分析收敛谱的调查，如暗能量调查。对于大得多的巡天观测，例如大型综合巡天望远镜，重子效应带来的偏差要显著得多。我们表明，这种缓解技术显着降低了这样的大型调查的偏差，但更有效的缓解策略将需要开发，以确保这些调查中的剩余偏差低于统计误差。
2012-12-05 astro-ph.CO
The FLAMINGO project: Baryonic impact on weak gravitational lensing convergence peak counts
本研究利用FLAMINGO模拟套件分析重子反馈对弱引力透射率峰值数密度的影响，发现重子效应小于宇宙学参数变化，但仍需精确建模以获取无偏宇宙学结果。
2024-03-05 astro-ph.CO
Dark Matter Annihilation Feedback in cosmological simulations I: Code convergence and idealised halos
我们描述并测试了一个新的暗物质湮灭反馈（DMAF）计划，已实施到著名的宇宙学模拟代码\textsf{GADGET-2}。在这里考虑的模型中，暗物质可以经历自湮灭/衰变成辐射和重子。这些产物将能量沉积到周围的气体粒子中，然后暗物质/重子流体在重力和流体动力学的作用下自洽地演化。我们目前的测试，这种新的反馈实现的情况下，理想化的暗物质晕与气体成分的晕质量，浓度和湮灭率的范围。对于某些暗物质模型，DMAF抽空气体的能力在质量较低的浓缩晕中得到增强，其中注入的能量与其引力结合能相当。因此，我们预期最强烈的暗物质湮灭的迹象会通过它们的重子分数和恒星形成历史而印刻在浓缩矮星系的重子结构上。最后，我们提出了第一个自洽DMAF宇宙箱模拟的初步结果表明，小尺度的子结构被洗出大的湮灭率。
2017-07-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Renormalizing one-point probability distribution function for cosmological counts in cells
本文提出一种通过建模短扰动有效应力-能量张量来重整化宇宙密度单点PDF的新方法，并用N体模拟验证了其在较大细胞半径下的准确性。
2023-08-07 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The density distributions of cosmic structures: impact of the local environment on weak-lensing convergence
虽然弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）宇宙学模型的基本假设是物质在整个宇宙中均匀分布，但引力对宇宙生命的影响导致了质量在一系列尺度上的聚集。因此，我们预期，在我们的非均匀宇宙中，观察者的观点将受到位置和局部环境的影响。在这里，我们分析了一点概率分布函数和角功率谱的弱透镜（WL）收敛和放大数值研究的影响，我们的本地环境对WL统计相对论$N$体模拟。为了实现这一点，我们数值求解零测地线方程，该方程描述了从今天起光束在时间上向后传播，并开发了一种光线跟踪算法，并从这些计算各种WL属性。我们的研究结果表明，如何通过WL的大尺度结构的宇宙学观测可以通过观察者的局部性的影响。通过对WL收敛角功率谱的理论和数值研究，我们还计算了宇宙学参数随红移变化的约束。本研究得出的结论是，参数$Ω_m$（$H_0$）约束的最小红移为$z \sim 0.2$ $(z \sim 0.6 )$，超过该值，局部环境的影响可以忽略不计，并且来自WL调查的数据在红移之上更有意义。这项研究的结果将对未来的调查产生直接影响，其中需要高精度。
2021-10-27 astro-ph.CO
Grid-based exploration of cosmological parameter space with Snake
我们提出了一个完全并行化的基于网格的参数估计算法调查多维似然称为蛇，并将其应用于宇宙学参数估计。其基本思想是根据递减的似然性逐格绘制似然性网格单元，并在达到某个阈值时停止。这种方法大大改善了“维数灾难”的问题，简单地忽略了网格单元的可能性可以忽略不计的标准基于网格的参数估计。与标准Metropolis-Hastings MCMC方法相比，该方法的主要优点包括：1）任意条件分布的平凡提取; 2）直接访问贝叶斯证据; 3）分布尾部的更好采样;以及4）近乎完美的并行化缩放。主要缺点是，在暴力网格计算的情况下，依赖于参数的数量，N_par。本论文的主要目标之一是确定如何大N_par可以，同时仍然保持合理的计算效率，我们发现，N_par = 12$是很好的能力范围内的方法。通过比较使用蛇和WMAP-7数据与使用CosmoMC，目前在该领域的标准代码获得的宇宙学参数估计的代码的性能进行测试。我们发现完全一致的结果，类似的计算费用，但更短的墙时间，由于完美的并行化方案。
2012-11-13 astro-ph.CO astro-ph.IM
Non-perturbative probability distribution function for cosmological counts in cells
我们提出了一个非微扰计算的1点概率分布函数（PDF）的球平均物质密度场。PDF表示为路径积分，并使用鞍点法进行评估。它分解成一个指数，由球对称鞍点解和波动产生的前因子。指数编码的领先敏感性的PDF的动力学引力集群和统计的初始条件。相比之下，前因子对宇宙学的依赖性很弱。它分为一个精确评估的非球面贡献和一个对应于非球面波动的因子。后者对于计算的一致性至关重要：忽略它将使PDF与平移不变性不相容。我们计算的非球面前因子使用的分析和数值技术相结合。我们证明了大体积流的伪增强贡献的因式分解及其由于等效原理的消除。我们还确定了短尺度物理的敏感性，并认为它必须适当的重整化。与重整化过程相关的不确定性给出了理论误差的估计。对于零红移，精度从中等密度对比的百分之几到分布尾部的百分之几十不等。它在更高的红移处有所改善。我们比较我们的结果与N体模拟数据，发现一个很好的协议。
2019-03-18 astro-ph.CO hep-th
Non-linear relativistic contributions to the cosmological weak-lensing convergence
相对论对结构形成动力学的贡献有多种形式，并可能在100 Mpc的典型尺度上对标准图像进行修正。这些修正无法通过牛顿数值模拟获得，因此准确估计这些相对论效应的大小很重要。密度波动耦合产生了一个比任何原始背景都大的引力波背景。类似的相互作用产生了更大的矢量模谱，代表时空的标架拖曳旋转。这些可以在一致性模型中的百分比级别上以低于相等尺度的尺度更改度量。矢量模通过大尺度结构改变背景星系的透镜效应。这在原则上给出了在宇宙学尺度上测量相对论性坐标系拖曳效应的令人兴奋的可能性。计算了非线性张量和矢量模式对宇宙收敛的影响，并将其与来自密度波动、多普勒透镜和较小的萨克斯-沃尔夫效应的一阶透镜贡献进行了比较。由于引力波的透镜效应可以忽略不计，所以我们集中研究矢量模。我们展示了这对于未来的调查，如欧几里得和SKA的相对重要性。我们发现，这些非线性效应对整体弱透镜信号的影响很小，因此在大多数分析中可以安全地忽略它们，尽管它们仍然比线性Sachs-Wolfe项大得多。二阶矢量贡献在中等红移下可以支配一阶多普勒透镜项，并且实际上对于像SKA这样的巡天几何更重要。
2018-08-13 astro-ph.CO gr-qc
Abundance and phase-space distribution of subhalos in cosmological N-body simulations: testing numerical convergence and correction methods
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
研究通过高分辨率N体模拟检验子晕分布的数值收敛性，发现包括孤儿子晕可提高空间和速度分布的精度，但红移空间统计仍需改进方法以减少小尺度影响。
2025-12-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Towards convergence of turbulent dynamo amplification in cosmological simulations of galaxies
我们对磁场在现今星系中达到其观测强度的过程的理解仍然不完整。其中一个被提倡的解决方案是湍流发电机机制，其将弱磁场种子快速放大到${\sim}μ$ G的量级。然而，模拟湍流发电机是一个非常具有挑战性的计算任务，由于苛刻的空间尺度和所需的数值方法的复杂性。特别是，湍流速度和磁场是非常敏感的模拟域的空间离散化。为了探索在宇宙学模拟中，精化方案如何影响星系湍流和磁场放大，我们比较了两种精化策略。传统的准拉格朗日自适应网格细化方法集中在密集区域的空间分辨率，和一个新的细化方法，解决了整个星系的高分辨率准均匀网格。我们的新的细化策略产生更快的磁能放大比准拉格朗日方法，这也是显着大于绝热压缩的估计，表明额外的放大是通过拉伸的磁场线。此外，与我们的新的改进的磁能增长因子尺度与分辨率以下$\propto \Dres^{-1/2}$，在更好地与小尺度湍流箱模拟。最后，我们发现的证据表明，在我们模拟的星系中的大多数磁放大发生在温暖的阶段，其星际介质，这有一个更好的发展湍流场与我们的新的细化策略。
2022-04-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lensing convergence and the neutrino mass scale in galaxy redshift surveys
我们证明了包括透镜贡献的星系聚类分析与大星系红移调查的重要性。众所周知，星系巡天不同红移区间之间的径向互相关由透镜效应主导。但我们在这里表明，也忽略透镜在一个bin内的自相关严重偏差宇宙学参数估计与红移调查。它导致了几个宇宙学参数的显着变化，最显着的标量光谱指数和中微子质量尺度。特别是后一个参数是未来星系调查的主要目标之一。
2016-08-11 astro-ph.CO gr-qc
Higher Order Hamiltonian Monte Carlo Sampling for Cosmological Large-Scale Structure Analysis
我们研究贝叶斯宇宙密度场重建方法中的高阶辛积分策略。特别是，我们研究了四阶离散的哈密顿运动方程（EoM）。这是通过递归地应用基本的二阶蛙跳方案（考虑EoM的单一评估）在偶数个前向时间积分步骤与单个中间向后步骤的组合中实现的。这在很大程度上减少了评估和随机梯度计算的数量，这是高维情况下通常二阶情况下所需的。我们限制这项研究的对数正态泊松模型，适用于一个完整的体积晕目录在真实空间上的立方体网格的1250 $h^{-1}$ Mpc侧和256 $^3$细胞。因此，我们忽略了选择效应、红移空间扭曲和位移。我们注意到，这些观测和宇宙演化效应可以在COSMIC BIRTH算法中随后的吉布斯采样步骤中得到解释。我们发现，从通常的二阶到四阶的蛙跳方案缩短老化阶段的一个因素，至少$\sim30$。这意味着获得75-90个独立样本，而最快的二阶方法收敛。收敛后，相关长度表明，对于256个$^3$单元的网格，梯度计算减少了约3.0的改进因子。在所考虑的宇宙学场景中，传统的蛙跳格式仅在低维问题上优于高阶积分格式，例如具有64个$^3$单元的网格。这种计算效率的提高有助于对即将到来的星系巡天的宇宙学大尺度结构进行全面的贝叶斯分析。
2021-01-20 astro-ph.CO hep-lat
Cosmological perturbation theory at three-loop order
我们用标准大尺度结构微扰理论分析了三圈量级的暗物质功率谱。我们观察到，在后期的循环膨胀不收敛，即使大尺度（小动量）以及在线性制度，但表现出与渐近级数兼容的属性。我们提出了一种技术，以恢复收敛的小动量的限制，并使用它来获得一个微扰展开与改进的收敛动量的范围内重子声学振荡存在。我们的结果进行了比较，从N体模拟在不同的红移的数据，我们发现在这个范围内很好的协议。
2014-02-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An alternative method to generate pre-initial conditions for cosmological $N$-body simulations
目前，网格和玻璃方法是产生均匀颗粒分布（即，前初始条件）的宇宙学$N$体模拟。在这篇文章中，我们介绍了一种替代方法，称为容量约束Voronoi曲面细分（CCVT），它起源于计算机图形学。作为几何平衡态，CCVT粒子构型满足两个约束：（i）与每个粒子相关联的Voronoi胞的体积相等;（ii）每个粒子处于其Voronoi胞的质心位置。我们发现CCVT组态是均匀的和各向同性的，完全遵循最小功率谱$P(k)\propto k^4$，并且在引力相互作用下是相当稳定的。在制作CCVT的过程中加入周期性边界条件是很自然的，因此，我们可以通过平铺小的周期性CCVT来获得更大的CCVT。当应用CCVT预初始条件的宇宙学$N$体模拟，我们表明，它起到良好的网格和玻璃方案。CCVT方法将有助于研究宇宙学模拟中预初始条件的数值收敛性。它也可以用来设置预初始条件的光滑粒子流体动力学模拟。
2018-08-31 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.comp-ph
Cosmological information in Gaussianised weak lensing signals
研究了高斯化弱引力透镜会聚场中所包含的宇宙学信息。采用Box-Cox变换来确定高斯性的最佳变换，我们开发了变换后的功率谱的分析模型，包括噪声和平滑的影响。我们发现，优化的Box-Cox变换在高斯化收敛性方面比偏移对数变换表现得更好，但对于信噪比和参数约束，两者都产生非常相似的结果。没有一个变换能够消除不同角频率之间的功率谱的相关性，我们证明了这对宇宙学的误差有显着的影响。高斯功率谱的分析模型产生良好的拟合模拟和无偏的参数估计在大多数情况下，其中的例外可以追溯到建模的原始收敛的高阶相关性的限制。在理想的情况下，没有星系的形状噪声，我们发现一个增加的累积信号噪声的2.6倍的角频率高达1500，并在欧米茄_m-sigma_8平面的置信区域的面积减少了4.4倍的q值方面的最佳性能的转换。当添加一个现实水平的形状噪声时，所有的变换都表现不佳，角频率的去相关性很小，信噪比最大增加34%，甚至宇宙学参数的误差也略有下降。我们认为，要找到高斯化变换的实际用途，将需要超越的收敛的一点分布的变换，深入到非线性制度的分析，并诉诸于参数空间的探索，通过模拟。（节略）
2011-07-29 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmological Simulations of Number Counts
在本文中，我们提出了第一次角功率谱$C_\ell(z,z')$数计数从相对论N体模拟。我们使用的相对论N体代码gevolution与它的类光测地线，其中包括所有的相对论标量贡献的数量计数的精确集成。我们比较我们的非微扰数值计算结果从类使用HMCODE近似的非线性物质功率谱的结果。我们发现，这个简单的描述是优秀的，密度和收敛。另一方面，目前在玻尔兹曼码中实现红移空间失真是不准确的。我们还发现，最大的贡献，不均匀的红移功率谱是互相关的密度和透镜贡献的计数，特别是对于红移箱是相距甚远。相关的数量计数与收敛映射，我们发现，该信号是由透镜透镜项的收敛场红移不高于数量计数1时，而它是由密度透镜项在相反的情况下占主导地位。在目前的研究中，星系偏差的问题被故意放在一边，只考虑模拟中无偏差的物质粒子样本。
2021-12-12 astro-ph.CO gr-qc
On the cosmological constant problem
爱因斯坦-希尔伯特作用量相对于普朗克质量的另一个变化提供了对平均里奇标量的约束，防止真空能量受到引力作用。考虑到宇宙中不均匀物质分布的演化，以及对最终形成孤立的引力束缚结构的不连续物质单元的平均约束的评估，产生了自洽地产生背景的宇宙学常数的逆反应效应。我们在这些孤立结构形成的位置上的一致先验意味着对当前$Ω_Λ=0.704$的宇宙学常数能量密度参数的平均期望，从而引起宇宙膨胀的后期加速和物质的一致电流能量密度。
2019-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
