Why Cosmic Voids Matter: Mitigation of Baryonic Physics
本文借助 Magneticum 高分辨率流体动力学与仅暗物质模拟，量化重子物理对宇宙空洞统计和剖面的微弱影响，证明暗物质空洞结果稳健并适用于未来观测。
2023-12-18 astro-ph.CO
Baryonic effects in cosmic shear tomography: PCA parametrization and importance of extreme baryonic models
重子效应是弱透镜数据层析分析中最严重的系统学问题之一，而弱透镜数据层析分析是未来许多宇宙学巡天（如LSST、Euclid等）的主要探测手段。建模或参数化这些影响是必不可少的，以提取有价值的宇宙学参数的约束。在最近的一篇论文中，Eifler等人（2015）提出了一种重子效应的约化技术，通过进行主成分分析（PCA）并从数据中删除最大的重子本征模。在这篇文章中，我们进行了进一步的调查，并解决了两个关键方面。首先，我们通过将模拟分为训练集和测试集，从训练集计算最小主成分集并检查测试集的拟合来进行分析。我们发现，只使用四个参数，对应于四个最大的本征模式的训练集，测试集可以完全拟合RMS $\sim 0.0011$。其次，我们探讨了异常值的意义，最奇异/极端重子的情况下，在这种方法。我们发现，从训练集中排除离群值会导致相对较差的拟合，并将RMS降低近3倍。因此，为了直接将该方法用于弱透镜数据的层析成像分析，主分量应该从训练集导出，该训练集包括足够奇异但合理的模型，使得现实包括在由训练集采样的参数域内。重子效应可以参数化为这些主分量的系数，并且应该在宇宙学参数空间中被边缘化。
2017-07-07 astro-ph.CO
Accounting for baryonic effects in cosmic shear tomography: Determining a minimal set of nuisance parameters using PCA
在过去的大尺度结构（LSS）调查中占主导地位的系统不确定性可能会超过当前和未来LSS数据集的统计不确定性，从而可能限制宇宙学信息的提取。在这里，我们提出了一个总体框架（PCA边缘化），一贯纳入系统性影响的可能性分析。这种技术自然地考虑了干扰参数之间的退化，并且可以大大减少需要采样的参数空间的维度。作为一个实际应用，我们应用PCA边缘化占重子物理作为一个不确定性，在宇宙剪切层析成像。具体来说，我们使用CosmoLike对三组独立的数值模拟进行模拟似然分析，每组模拟涵盖了冷却，恒星形成和反馈机制不同的各种重子场景。我们模拟了第三阶段（暗能量调查）和第四阶段（大型综合巡天望远镜/欧几里德）的调查，并发现一个重大的偏差，如果重子物理不占宇宙学约束。然后，我们表明，PCA边缘化（采用最多3至4滋扰参数）消除这种偏见。我们的研究表明，即使在天体物理过程中存在大量的系统不确定性，也有可能获得对暗能量状态方程的鲁棒的、精确的约束。我们的结论是，PCA边缘化技术是一个强大的，通用的工具来解决精密宇宙学计划所面临的许多挑战。
2014-05-28 astro-ph.CO
X-Ray-Cosmic-Shear Cross-Correlations: First Detection and Constraints on Baryonic Effects
利用暗能量巡天和ROSAT数据，首次高显著性探测到宇宙剪切与X射线背景的互相关，并约束了重子反馈质量和气体多方指数，为改进宇宙学约束迈出第一步。
2024-07-18 astro-ph.CO
Exploring the baryonic effect signature in the Hyper Suprime-Cam Year 3 cosmic shear two-point correlations on small scales: the $S_8$ tension remains present
本文利用 HSC-Y3 小尺度宇宙剪切数据检验重子反馈能否解释 $S_8$ 张力，结果未发现显著重子效应信号，且允许的功率谱抑制不足以调和该张力。
2024-03-29 astro-ph.CO
Calibrating baryonic effects in cosmic shear with external data in the LSST era
本研究利用LSST、X射线和kSZ模拟数据，通过BCM模型校准重子效应，发现关键参数需校准至10%-20%精度，并预测长期X射线和kSZ数据可实现自校准。
2025-09-16 astro-ph.CO
Vortical Motions of Baryonic Gas in the Cosmic Web: Growth History and Scaling Relation
利用宇宙学流体动力学模拟研究了大尺度结构中重子气体的涡旋运动。在宇宙网的形成过程中，重子物质的涡旋运动被斜压性分两个阶段抽升，形成薄片和细丝。在$z=0$处，空洞、片层、细丝和结的平均旋度速度分别约为$< 1$、1-10、10-150和5-50 km/s。采用She-Leveque分级湍流模型对25（100）$h^{-1}$ Mpc的箱形流场进行数值模拟，在$l<0.65(1.50) h^{-1}$ Mpc范围内，可以很好地描述气体旋涡速度的标度性。由速度结构函数揭示的涡旋运动的分形Hausdorff维数$d$为$\sim 2.1-2.3$（$\sim 1.8-2.1$）。它略大于细丝中质量分布的分形维数$\textit{D}^f \sim 1.9-2.2$，小于薄片的分形维数$\textit{D}^s \sim 2.4-2.7$。重子气体的涡旋动能主要由暗条输运。在$\sim 0.65(1.50) h^{-1}$ Mpc的转折尺度下，质量分布和涡度速度增量的标度都表现出明显的转变，这可能与密度丝的特征半径密切相关。
2015-08-27 astro-ph.CO physics.flu-dyn
Inference from the small scales of cosmic shear with current and future Dark Energy Survey data
宇宙剪切对宇宙学物质密度场的波动很敏感，包括在小的物理尺度上，物质聚集受到星系和星系团中重子物理的影响，如恒星形成，超新星反馈和活动星系核反馈。虽然这使得包含在小尺度宇宙剪切测量中的任何宇宙学信息变得模糊，但这确实意味着宇宙剪切有可能限制重子物理和星系形成。我们对暗能量调查（DES）科学验证（SV）宇宙剪切测量进行了分析，现在扩展到更小的尺度，并使用Mead等人2015年的晕模型来解释重子反馈。虽然SV数据具有有限的统计能力，我们证明了使用模拟的可能性分析，最终DES数据将有统计能力来区分重子反馈的情况。我们还探讨了一些困难，在解释宇宙剪切测量的小尺度，提出了其他几个系统的影响，使小尺度的推断困难，包括不确定性的非线性尺度，“透镜偏差”，和形状测量选择的影响建模的大小估计。对于后两者，我们使用新的图像模拟。虽然未来的宇宙切变数据集具有约束重子反馈情景的统计能力，但有几种系统效应需要改进处理方法，以便对重子反馈做出可靠的结论。
2016-08-05 astro-ph.CO
Constraining the Baryonic Feedback with Cosmic Shear Using the DES Year-3 Small-Scale Measurements
我们使用小尺度的暗能量巡天（DES）3年的宇宙剪切测量，这是从DES 3年的宇宙学分析，以约束重子反馈。为了模拟重子反馈，我们采用重子修正模型，并使用数值软件包\texttt{Baccoemu}来加速重子非线性物质功率谱的计算。我们设计我们的分析管道，专注于重子抑制效应的约束，利用Fisher预测的主成分分析给出的含义。我们对重子效应的约束可以用来更好地模拟和改善重子在下一代大尺度结构巡天中产生宇宙学约束的影响。我们探测到了重子对宇宙剪切测量的抑制，具有$\sim 2 σ$意义。一半气体被重子反馈喷射的特征晕质量被限制为$M_c > 10^{13.2} h^{-1} M_{\odot}$（95\%C. L.）。最适合的重子抑制是$k=1.0 {\rm Mpc}\ h^{-1}$的$\sim 5\%$和$k=5.0 {\rm Mpc} \ h^{-1}$的$\sim 15\%$。我们的研究结果是强大的宇宙学参数的假设，重子模型的细节，和内在的路线。
2022-06-17 astro-ph.CO
Lyman-tomography of cosmic infrared background fluctuations with Euclid: probing emissions and baryonic acoustic oscillations at z>10
欧几里德太空任务旨在探测暗能量的演化，将在三个相邻的近红外滤光片Y、J和H上绘制大面积的天空。这一覆盖范围还将使绘制扣除源的宇宙红外背景（CIB）波动在亚度角尺度上具有前所未有的准确性。在这里，我们提出的方法，使用莱曼break层析应用于基于欧几里得的CIB地图，准确地隔离的CIB排放的历史作为红移的函数从10 < z < 20，并确定重子声振荡（BAO）在这些时期。为了识别BAO特征，我们将在>~ 400平方度的保守大的连续区域上组装单独的CIB地图。该方法可以通过z分离CIB空间谱，达到亚百分比的统计精度。我们说明了这一点与一个特定的模型CIB生产在高z归一化重现测得的斯皮策为基础的CIB波动。我们表明，即使后者只包含一个小的组成部分，从高z源，该分量的振幅可以准确地隔离与这里提出的方法和BAO签名在z>~ 10恢复以及从CIB波动空间谱。在这些红移上探测BAO将是对潜在宇宙学范式的重要测试，并将缩小宇宙学参数演化的总体不确定性，包括暗能量。类似的方法也适用于计划中的WFIRST任务，我们表明，可能的第四个近红外通道在> 2微米将是有益的。
2015-10-06 astro-ph.CO
Cosmic Reionization On Computers: Baryonic Effects on Halo Concentrations During the Epoch of Reionization
重子既通过绝热收缩增加晕的浓度，又通过反馈过程排出质量。然而，在再电离时期普遍存在的辐射场如何影响暗物质晕中浓度的演化还不是很清楚。我们研究重子物理在再电离时代如何修改计算机宇宙再电离（CROC）模拟中的暗物质晕结构。我们使用两种不同的措施晕浓度量化的影响。我们比较浓度的晕之间匹配的全物理模拟和暗物质只有模拟$5 \leq z \leq 9$之间具有相同的初始条件。全物理模拟中的重子确实会将物质拉向中心，与仅暗物质模拟相比，增加了最大圆周速度。然而，它们的总体影响要比所有重子简单地集中在中心的情况小得多，这表明加热过程有效地抵消了冷却效应。最后，我们表明，在$z\approx5$晕浓度的重子效应是相对不敏感的再电离历史的环境变化。这些结果是有关模型的星系晕连接在再电离的时代。
2022-09-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Yakov Zeldovich and the Cosmic Web Paradigm
我讨论现代宇宙学范式的形成。在更详细的我描述了早期的研究暗物质和宇宙网络和雅科夫Zeldovich的作用，在形成目前的概念，对这些问题。
2014-10-25 astro-ph.CO
Probing baryonic feedback with fast radio bursts: joint analyses with cosmic shear and galaxy clustering
University of Oxford（牛津大学）；Universität Bonn（波恩大学）
本文通过联合分析宇宙shear和快速射电暴数据，探讨重子反馈机制，提升宇宙学参数约束，尤其在S8参数上改进显著。
2026-03-19 astro-ph.CO
Synchrotron Emission on the Largest Scales: Radio Detection of the Cosmic-Web
预计在大尺度结构形成过程中产生的激波和湍流将产生大尺度、低表面亮度的同步辐射。在最大尺度上，这种辐射与热重子分布全局相关，构成了“同步加速器宇宙网”。我提出的观测前景和挑战，检测这种微弱的排放与即将到来的SKA探路者。
2011-06-02 astro-ph.CO
Avoiding baryonic feedback effects on neutrino mass measurements from CMB lensing
中微子质量总和的测量是即将到来的宇宙微波背景（CMB）引力透镜测量的主要应用之一。这种测量可能会被与所谓的“重子效应”有关的不确定性建模所混淆，这些不确定性来自气体动力学、恒星形成以及活动星系核和超新星的反馈。特别是，关于重子对CMB透镜效应的形式的错误假设可以使中微子质量测量产生很大的统计不确定性。在本文中，我们研究了三种方法来减轻这种偏差：（1）限制使用小尺度的CMB透镜信息时，约束中微子质量;（2）使用外部示踪剂，以消除低红移的贡献的CMB透镜映射;（3）边缘化的参数模型的重子效应的大尺度结构。我们使用Fisher矩阵预测来测试这些方法，这些方法用于类似于西蒙斯天文台和CMB-S4的实验，使用各种最近的流体动力学模拟来表示可能的重子效应的范围，并使用鲁宾天文台的LSST测量的宇宙剪切作为方法（2）中的示踪剂。我们发现，（1）和（2）的组合，或（3）本身，将有效地减少重子效应对中微子质量测量的偏差到可以忽略的水平，而不会显着增加相关的统计不确定性。
2020-11-12 astro-ph.CO
Tracing correlations between galaxy properties across the Cosmic Web: An IllustrisTNG-based study
Visva-Bharati University（维斯瓦-巴拉蒂大学）；Kashi Sahu College（卡希·萨胡学院）
基于IllustrisTNG模拟，研究宇宙网环境对星系属性相关性的影响，采用NMI和t检验验证其显著性。
2025-11-11 astro-ph.CO
The place of the Local Group in the cosmic web
我们使用Bolshoi模拟来找到本星系群（LG）在宇宙网中最可能的位置。我们的LG拟像是成对的晕，具有与观测一致的隔离和运动学特性。宇宙网是用潮汐张量方法定义的。我们发现，LG的首选位置是区域的暗物质密度接近宇宙平均水平。这使得长丝和片材成为首选环境。我们还发现LG和宇宙网之间存在强烈的一致性。轨道角动量优先垂直于最小的潮汐本征向量，而连接两个晕的向量强烈地沿着最小的潮汐本征向量排列，并垂直于最大的潮汐本征向量;这对粒子沿着丝状体和片状体运动。我们没有发现任何证据表明这对光环中每个光环的自旋与宇宙网对齐。
2014-12-15 astro-ph.CO
Fractal Properties of the Cosmic Web
该研究在牛顿协同学ΛCDM宇宙框架下，从观测角度综述宇宙网的分形性质，回顾相关研究历史，介绍分形函数推导方法，并指出需用对结构模式敏感的统计量提升对宇宙网的定量认知。
2025-09-04 astro-ph.CO
Smooth halos in the cosmic web
暗物质晕可以定义为放置在非光滑宇宙网络结构中的暗物质的光滑分布。这个晕的定义需要一个精确的平滑度定义，以及从平滑晕到宇宙网的过渡方式的特征。我们引入熵的平滑措施，有关的措施，以前在经济中使用的不平等，并与已用于表征冷暗物质N体模拟的宇宙网络结构的多重分形分析的标准方法连接的优势。这些熵的措施为我们提供了一个定量描述的过渡，从小尺度描绘为一个分布的晕描绘为一个宇宙网络的较大尺度，因此，使我们能够指定明确的大小晕。然而，这些“平滑度大小”与维里半径没有直接关系。最后讨论了N体离散参数对光滑性的影响。
2015-03-17 astro-ph.CO
Fractal properties of the cosmic web
Tartu Observatory, University of Tartu（塔尔图天文台，塔尔图大学）
本文在标准ΛCDM框架下综述宇宙网的分形性质，介绍分形函数的推导方式，讨论相关描述方法间的关系。
2026-08-06 astro-ph.CO
The Fractal Geometry of the Cosmic Web and its Formation
以宇宙动力学的粘附模型为基本参照，用分形几何的概念和方法研究了宇宙网的结构。本文用多重分形几何的方法阐明了宇宙学N体模拟和Sloan数字巡天中的物质团和宇宙空洞的结构。一个非空隙多重分形几何可以包含宇宙结构的三个基本描述，即网络结构，层次聚类和晕分布。此外，它解释了我们目前对宇宙空洞的认识。这样，一个关于宇宙大尺度结构的统一理论似乎就出现了。我们获得的多重分形谱与粘附模型的多重分形谱有显着不同，并且更好地符合重力定律。宇宙网的形成最好用一种湍流动力学来模拟，这是对伯格斯湍流的已知方法的推广。
2019-04-15 astro-ph.CO
Lensing without mixing: Probing baryonic acoustic oscillations and other scale-dependent features in cosmic shear surveys
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Institut de physique théorique（理论物理研究所）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；AIM（天体物理、物质与辐射研究所）
本文通过BNT变换技术从实际星系形状测量中提取BAO信号和非高斯孔径质量特性，揭示弱引力透镜效应在层析设置中能保留物质动态的尺度依赖性特征。
2026-09-29 astro-ph.CO
Measuring the Cosmic Web
利用SDSS数据第7版星系巡天，对宇宙网作为绝对星等和颜色函数的聚类特性进行了定量研究。分析中包括标记相关性。我们比较我们的结果与模拟星系样本与四个不同的半解析模型的星系形成强加在合并树的千年模拟。红星系和蓝星系的成团分别进行了研究。
2011-09-07 astro-ph.CO
The Evolving Baryonic Tully Fisher Relation: A Universal Law from Galaxies to Galactic Clusters
University of Botswana（博茨瓦纳大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本文通过演变的BTFR揭示星系和星系团遵循同一普遍缩放定律，其偏移源于不同的形成时期。
2025-12-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Baryonic feedback measurement from KV450 cosmic shear analysis
虽然重子反馈是我们为了实现精确宇宙学而需要解决的最重要的天体物理系统学之一，但很少有弱透镜研究直接测量其对物质功率谱的影响。我们报告测量重子反馈参数的限制，其下限和上限从宇宙剪切。我们使用的公共数据从千度调查和VISTA千度红外星系调查跨越450度$^2$。同时估计宇宙学参数和反馈参数，我们得到了$A_{\rm b}=1.01_{-0.85}^{+0.80}$，它在$\sim1.2~σ$水平上与只有暗物质（DMO）的情况一致，并有正反馈的趋势; $A_{\rm b}=0$（$0.81$）值对应于DMO（OWLS AGN）的情况。尽管有反馈参数的这种完全约束，与先前的测量相比，我们的$S_8~(\equiv σ_8 \sqrt{Ω_m / 0.3})$测量（$0.739^{+0.036}_{- 0.035}$）仅偏移了统计误差的$\sim6$ %。当我们假设九年威尔金森微波各向异性探测器（普朗克）结果支持的平坦$Λ$ CDM宇宙学时，反馈参数被约束为$A_{\rm b}=1.21_{-0.54}^{+0.61}$（$1.60_{-0.52}^{+0.53}$），这排除了$\sim2.2~σ$（$\sim3.1~σ$）水平上的DMO情况。
2020-11-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Forecasts for the detection of the magnetised cosmic web from cosmological simulations
宇宙网包含宇宙中总气体质量的很大一部分，但在大多数波长下很难检测到。来自冲击加速电子的同步辐射可能提供在无线电波段对宇宙网成像的机会。在这项工作中，我们使用3D宇宙学ENZO-MHD模拟（结合后处理的磁场重新归一化，以括号中缺少的物理成分和分辨率的影响），以产生从宇宙网络的无线电发射的模型。在后处理中，我们研究了13个大型无线电调查的能力，以检测这种排放。我们发现，调查LOFAR，SKA 1-LOW和MWA有机会检测到宇宙网络，提供的细丝中的稀薄介质的磁化水平是热气体能量的1%的顺序。
2015-06-24 astro-ph.CO
Lagrangian Methods Of Cosmic Web Classification
宇宙网定义了我们今天在宇宙中看到的大规模物质分布。将宇宙网分为空洞、片、丝和节点，可以让人们探索结构的形成以及环境因素对晕和星系性质的作用。虽然现有的宇宙网分类研究集中在基于网格的方法，这项工作探索了拉格朗日方法，其中Hoffman等人提出的V-web算法。（2012）采用从平滑粒子流体动力学借来的技术实现。拉格朗日方法允许人们以自适应的方式基于其最近邻居的属性对单个对象（例如粒子或晕）进行分类。它可以直接应用于晕样本，这大大降低了计算成本，并可能允许应用这种分类方案观察星系样本。最后，拉格朗日性质承认直接包含哈勃流，否定了基于网格的分类方法通常采用的视觉定义阈值的必要性。
2015-11-23 astro-ph.CO
Voids and the Cosmic Web: cosmic depressions & spatial complexity
空洞是星系和物质百万秒差距分布的一个突出方面。它们不仅代表了宇宙网络的关键组成部分，也是全球宇宙学参数的最干净的探测器和测量方法之一。空洞的形状和演化对暗能量的性质高度敏感，而它们的子结构和星系人口则为暗物质的性质提供了直接的关键。此外，空洞内部的原始环境是我们了解环境对星系形成和演化影响的重要试验场。在本文中，我们回顾了空洞的结构和动力学的关键方面，特别侧重于空洞人口的层次演化。我们展示了宇宙网络丰富的结构模式是如何与复杂的演化和空洞的积累。
2016-11-13 astro-ph.CO
Hierarchical Reconstruction of the Cosmic Web, The H-Spine method
本文提出H-Spine方法，基于各向异性引力坍缩的几何与动力学约束，层级识别宇宙网中的空洞、墙和纤维，捕捉结构间嵌套关系，并通过3级层级空间的密度与尺寸分布展示其效用。
2023-08-30 astro-ph.CO
The Cosmic Web of Baryons
宇宙中只有大约10%的重子以恒星或冷气体的形式存在于星系中，其余的预计以被称为宇宙网的稀释气体网络的形式存在。其中一些气体通过紫外线吸收线研究检测到，但一半的气体仍未检测到。结构增长模拟表明，这些“失踪”的重子在非维里化的宇宙细丝中被冲击加热到10^5.5 ~ 10^7 K的温度，并且气体在化学上被星系超级风富集。在这个温度范围内的大多数气体只能通过X射线观测，通过C、N和O的类He和H线离子的吸收和发射来检测。这份白皮书表明，像IXO这样的X射线望远镜可以测试宇宙网最核心的预测：气体质量随温度的分布;气体的动力学及其与附近星系的关系;以及宇宙网材料的拓扑结构。
2009-06-26 astro-ph.CO
Polarized accretion shocks from the cosmic web
在最大的尺度上，星系被引力拉在一起形成星系团，星系团由细丝连接，形成网状图案。从这个宇宙网中预测了射电辐射，它应该起源于宇宙结构周围的强吸积激波。我们提出的第一个观测证据表明，费米型加速从强冲击周围的细丝的宇宙网络，以及在外围的低质量集群，是在宇宙中工作。使用全天射电图和叠加在集群和灯丝，我们已经检测到的同步辐射与偏振分数>= 20%，这是最好的解释，由组织的本地磁场强冲击波在集群外围和集群之间的偏振签名。我们的解释是很好的支持与国家的最先进的宇宙学模拟的详细比较。
2023-02-16 astro-ph.CO
Wavelet analysis of the formation of the cosmic web
根据现代宇宙学范式，星系和星系系统是由宇宙演化的早期阶段产生的微小密度扰动形成的。利用数值模拟，我们研究了不同尺度的密度扰动相位的演化，以了解宇宙网的形成和演化。我们应用小波分析来跟踪宇宙网高密度区域（团簇和超团簇）的演化。我们发现，密度波的最大值和最小值的位置（它们的空间相位）几乎不改变的结构的演变过程中。扰动的波长越大，密度扰动极值的位置越稳定。结合观测和模拟数据，我们得出结论，宇宙网的骨架已经存在于结构演化的早期阶段。
2011-12-11 astro-ph.CO
Orientation of cosmic web filaments with respect to the underlying velocity field
宇宙的大尺度结构的特征是由空隙、薄片、细丝和结组成的网状结构。这个所谓的宇宙网的结构由局部速度剪切张量决定。特别地，细丝的局部方向应该与e3强烈对齐，e3是与张量的最小本征值相关联的本征向量。这个猜想是在宇宙学模拟的基础上进行检验的。由晕圈分布描绘的宇宙网络由一个具有相互作用的标记点过程（Bisous模型）探测，直接从晕圈分布（P网）探测细丝。发现检测到的P-网细丝与局部e3强烈对准：80%的元件的对准在30度内。这表明，大规模的长丝定义纯粹从晕的分布进行不仅仅是形态信息，虽然Bisous模型没有任何预先假设的基础剪切张量。的P-网丝也比较从速度剪切张量本身（V-网）揭示的结构。在密度区域中，P-和V-网长丝很好地重叠（90%），而在较低密度区域中，P-网长丝优先标记V-网中的片材。
2013-09-16 astro-ph.CO
Cosmic Web Classification through Stochastic Topological Ranking
提出 ASTRA 随机拓扑排序算法，利用星系与随机点对空洞、片状、纤维和结点结构进行概率分类，并在模拟和 SDSS 数据中验证其有效性。
2025-07-28 astro-ph.CO
The Network Behind the Cosmic Web
宇宙网的概念，将宇宙视为一组由引力结合在一起的离散星系，在宇宙学中根深蒂固。然而，人们对最有效的结构和底层网络的特征知之甚少。在这里，我们将探索七种网络构建算法，这些算法使用各种星系属性，从它们的位置到它们的大小和相对速度，将网络分配给模拟和观测提供的星系分布。我们发现，一个模型只依赖于空间接近提供了最好的物理特性之间的相关性连接的星系。我们表明，从模拟和观测中生成的网络的属性是相同的，揭示了宇宙网的深刻普遍性。
2016-04-13 astro-ph.CO
Configuration entropy of the Cosmic Web: Can voids mimic the dark energy?
我们提出了一个替代的物理机制来解释所观察到的宇宙加速膨胀的基础上的宇宙网的配置熵及其演变。我们表明，在宇宙网络中的片，丝和集群作为汇，而作为信息的来源的空隙。宇宙速度场的微分熵随时间而增加，同时也是熵的来源。非线性结构的增长和宇宙网络的出现可能导致这样一种情况，即汇处信息的总体耗散率将主导来自源的信息的生成率。因此，宇宙要么需要分散过密的非线性结构，要么需要加速欠密空隙的膨胀，以防止违反热力学第二定律。由于引力的吸引性质，片层、细丝和簇的分散不是一个可行的选择，但是在空隙处的排斥和向外的特殊引力加速度使得更容易以加速的速率拉伸它们。我们认为，宇宙网内部空洞的加速膨胀可能模仿了暗能量的行为。
2019-03-12 astro-ph.CO
A universal and physically motivated threshold for Hessian-based cosmic web identification: V-Web case
针对V-web等基于Hessian矩阵的宇宙网识别方法依赖无物理依据阈值的问题，本文通过引力模拟引入归一化方法，推导得依赖红移和平滑尺度的普适恒定体积阈值，其体积分数守恒在红移0-2有效，且提供通用拟合公式。
2024-12-12 astro-ph.CO
Revealing the z~2.5 Cosmic Web With 3D Lyman-Alpha Forest Tomography: A Deformation Tensor Approach
对宇宙学物体的研究应考虑到它们在大尺度结构的宇宙网中的位置。不幸的是，宇宙网只在低红移（$z<1$）下被广泛映射，使用星系红移作为底层密度场的示踪剂。在$z>1$，所需的星系密度在可预见的未来是无法达到的，但在紧密分离的背景类星体和恒星形成星系中的莱曼- $α$森林吸收的3D重建已经提供了一个详细的窗口到$z\sim2-3$大尺度结构。我们量化的效用，这样的地图研究宇宙网络使用现实的$z=2.5$ Ly $α$森林模拟相匹配的观测性能即将到来的调查。基于变形张量的分析被用来对通量中的空隙、片、丝和节点进行分类，并将其与从底层暗物质场确定的那些进行比较。我们发现一个非常好的对应关系，与$70\%$的流量地图正确分类相对于暗物质网络的体积，和$99\%$分类在1本征值。这与基于星系的分类器的性能相比毫不逊色，即使是在低红移的最高星系密度。我们发现，狭窄的调查几何形状会降低宇宙网的恢复，除非调查是$\gtrsim 60\,h^{-1}\,\mathrm{Mpc}$或$\gtrsim 1\,\mathrm{deg}$的天空。我们还研究了作为宇宙网络的函数的晕丰度，并发现一个明确的依赖作为通量过密的函数，但很少明确依赖于宇宙网络。这些方法将提供一个新的窗口，在这个非常特殊的时间在星系的形成，“正午”的星系的宇宙学环境，并在这个时代的宇宙学结构的整体性能。
2016-11-03 astro-ph.CO
A New Recipe for Caustic Pancakes: On the Reality of Walls in the Cosmic Web
该研究利用受约束N体模拟与焦散骨架框架，推导原壁中心条件、分析其演化，首次计算宇宙壁拉格朗日空间体积，推断壁周围场与暗晕分布，并与原初势鞍点条件对比，探究宇宙网壁结构的真实性。
2025-10-02 astro-ph.CO
Response approach to the integrated shear 3-point correlation function: the impact of baryonic effects on small scales
积分剪切3点关联函数$ζ_{\pm}$是宇宙剪切场的高阶统计量，描述了场中长波长特征对2点关联函数$ξ_{\pm}$的调制。在这里，我们介绍了一个新的理论模型来计算$ζ_{\pm}$是准确的小角度尺度，并允许考虑重子反馈效应。我们的模型建立在小尺度$ζ_{\pm}$是由非线性物质双谱在压缩极限，这可以准确地评估使用非线性物质功率谱及其一阶响应函数的密度和潮汐场扰动的认识。我们证明了我们的模型的准确性，它再现了小规模的$ζ_{\pm}$测量模拟宇宙剪切图。重子反馈的影响只有通过对非线性物质功率谱的相应影响才能有效地进入，从而允许对$ζ_{\pm}$的这些天体物理效应进行解释，类似于目前对$ξ_{\pm}$的解释。使用一个简单的理想化的Fisher矩阵预测DES类调查，我们发现，相比$ξ_{\pm}$，结合$ξ_{\pm}\ \&\ ζ_{\pm}$分析可以导致改善的顺序$20-40\%$的宇宙学参数，如$σ_8$或暗能量状态方程参数$w_0$的约束。我们发现类似的重子反馈参数的约束，这加强了宇宙剪切数据的前景，以获得严格的约束，不仅对宇宙学，而且对天体物理反馈模型的改进水平。这些都是令人鼓舞的结果，激励未来的综合剪切3点关联函数的工作对实际调查数据的应用。
2022-09-14 astro-ph.CO
Constraints on Cosmology and Baryonic Feedback with the Deep Lens Survey Using Galaxy-Galaxy and Galaxy-Mass Power Spectra
我们提出了宇宙学参数测量深透镜巡天（DLS）使用星系质量和星系-星系功率谱的多极范围$\ell=250\sim2000$。我们测量了以$z\sim0.27$和$0.54$为中心的两个透镜仓的星系-星系功率谱和星系-质量功率谱，通过互相关的方法测量了这两个透镜仓中星系的位置与以$z\sim0.64$和$1.1$为中心的两个源仓中星系的形状。我们边缘化的重子反馈过程中使用的单参数表示和中微子质量的总和，以及光度红移和剪切校准系统的不确定性。对于一个平坦的$Λ$ CDM宇宙学，我们确定了$S_8\equivσ_8\sqrt{Ω_m/0.3}=0.810^{+0.039}_{-0.031}$，与我们以前的DLS宇宙剪切和普朗克宇宙微波背景（CMB）的测量结果很好地一致。在没有重子反馈边缘化的情况下，由于活动星系核（AGN）的反馈，只有暗物质的功率谱在最高$\ell$处没有抑制，$S_8$降低了$\sim0.05$.结合普朗克CMB测量，我们将重子反馈参数限制为$A_{baryon}=1.07^{+0.31}_{-0.39}$，这表明一个有趣的可能性，即活动星系核的实际反馈可能比OWLS模拟中使用的方法更强。这种解释受到重子反馈模拟的有效性和效应的单参数表示的限制。
2018-11-23 astro-ph.CO
Galaxy orientation with the cosmic web across cosmic time
本工作利用宇宙流体动力学模拟Horizon-AGN研究了在宇宙时间内星系自旋与宇宙网的排列。宇宙网络结构是通过DISPERSE算法中实现的持久骨架提取的。研究发现，低质量星系的自旋更有可能与宇宙网的细丝对齐，并位于壁的平面内，而质量更大的星系倾向于具有垂直于细丝轴和壁的自旋。检测到质量跃迁的显著性为9 σ。这种星系排列与纯暗物质模拟中发现的暗晕自旋排列一致，也与（各向异性）潮汐力矩理论的预测一致。然而，与晕不同的是，低质量星系的排列很弱，在低红移时消失，而大质量星系的正交自旋取向很强，并随着时间的推移而增加，可能是合并的结果。在固定的质量，对准与星系形态：高红移对准主要是由螺旋星系，而椭圆形的中心是主要负责的垂直信号。这些预测的自旋排列相对于宇宙细丝和unprecendently墙成功地与现有的观测相比。星系的形状与宇宙网的不同组成部分的对齐也进行了研究。一个连贯的和更强的信号被发现在高质量的形状。在这项工作中探测的两个制度诱导竞争的星系排列信号弱透镜，相反的红移和光度演化。了解这些内在排列的细节将是利用未来主要宇宙剪切调查（如欧几里得或LSST）的关键。
2018-09-17 astro-ph.CO
On the Baryonic Contents of Low Mass Galaxies
重子Tully-Fisher关系是宇宙学和银河系模型中一个重要的观测约束。然而，重要的是要记住，在观测中，只有恒星，分子和原子气体被计算在内，而电离气体的贡献几乎普遍被忽略。然而，电离气体被认为存在于矮星系的气体盘中，仅仅是因为它们暴露在宇宙电离背景和恒星辐射中，这些恒星辐射设法从星系盘的中心区域逃逸到它们的外层。事实上，这样的预期是由宇宙学数值模拟和简单的分析模型所证实的。
2012-06-11 astro-ph.CO
Persistent homology of the cosmic web. I: Hierarchical topology in $Λ$CDM cosmologies
使用一组宇宙结构形成的$Λ$ CDM模拟，我们使用最先进的多尺度拓扑数据分析（TDA）工具来研究宇宙网络的不断演化的连通性和不断变化的拓扑结构。我们遵循宇宙网络拓扑结构的贝蒂数曲线的演变和特征持久性图的三个（拓扑）类的结构特征：物质浓度，细丝和隧道，和空隙的发展。贝蒂曲线将特征的突出性指定为密度水平的函数，它们随宇宙时代的演化反映了这些结构特征之间不断变化的网络连接。持久性图量化了拓扑特征的寿命和稳定性。在这项研究中，我们首次建立了持久性图之间的联系，它们显示的特征，以及引力驱动的宇宙结构形成过程。通过跟踪这些图表在宇宙时间内的发展，建立了宇宙网络的多尺度拓扑结构和宇宙结构的层次构建之间的联系。图中尖锐的顶点与结构形成过程中的关键转变密切相关。物质浓度图中的顶点与密度水平相一致，通常情况下，它们从哈勃膨胀中分离并开始坍塌。在这个层次上，许多独立的岛屿合并形成宇宙网络，大量的细丝和隧道出现，建立连接桥梁。顶点的位置趋势具有自相似的特征，这可能与宇宙网的层次结构有关。我们发现，持久性图提供了一个显着更高，更深刻的层次上的结构形成过程中的信息比更全球性的总结统计，如欧拉特征或贝蒂数。
2021-04-23 astro-ph.CO
The Zeldovich approximation: key to understanding Cosmic Web complexity
我们描述了宇宙结构形成的动力学如何定义宇宙网络脊柱的复杂几何结构。Zeldovich近似被用来模拟宇宙网的主干在其奇点结构。Arnold等人（1982）用突变理论的描述构成了我们分析的基础。这种二维分析涉及到引力演化四维相空间流形的拉格朗日和欧拉投影的深刻评估。它涉及到奇点类的完整家族的识别，以及我们所看到的在欧拉空间中随着结构的演变而出现的相应焦散线。特别是，因为它有助于勾勒宇宙网络的空间网络，我们调查这些奇点之间的空间连接的性质。我们的主要研究发现是所有的奇点都位于拉格朗日空间中的一组直线上。所有与焦散线有关的动力学过程都集中在这些线附近。我们演示并广泛讨论如何在这些线上找到所有的二维奇点。当将这种空间模式的线映射到欧拉空间时，我们发现最初不相交的线之间的连通性越来越大，从而形成了一个扩展网络。换句话说，这些线条构成了宇宙网全球几何进化的蓝图。
2013-11-20 astro-ph.CO
Deciphering Baryonic Feedback from ACT tSZ Galaxy Clusters
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of the Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学）；University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文利用DMB模型分析ACT tSZ星系团观测数据，揭示重子反馈对宇宙 shear 的影响，发现中等至强反馈水平与水动力模拟一致，为未来宇宙 shear 调研提供参考。
2026-03-26 astro-ph.CO
How do baryonic effects on the cosmic matter distribution vary with scale and local density environment?
本文提出 env-WPS，并结合 EAGLE、SIMBA、Illustris 与 IllustrisTNG，量化重子反馈对不同尺度和局地密度环境中物质聚集的抑制或增强效应。
2024-01-21 astro-ph.CO
Filaments within filaments: unraveling the hierarchy of the cosmic web
Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）；Inter-University Centre for Astronomy & Astrophysics（大学间天体物理中心）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
本研究针对宇宙丝亚结构未被探索的问题，采用层级重建方案识别亚丝，发现其为统计上不同的结构，为确立宇宙网普遍层级结构提供关键依据。
2026-08-27 astro-ph.CO
KiDS-1000: Improved constraints on cosmology, intrinsic alignments and baryonic feedback from clipped cosmic shear
Institute for Astronomy, University of Edinburgh（爱丁堡大学天体物理研究所）；School of Mathematics, Statistics and Physics, Newcastle University（纽卡斯尔大学数学、统计与物理学院）；Department of Physics and Astronomy, Astronomy and Plasma Physics (AoP) Division, Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学天文与等离子体物理系天文学与等离子体物理部）；Ruhr University Bochum, Faculty of Physics and Astronomy, Astronomical Institute (AIRUB)（鲁尔大学波鸿分校物理与天文学院天体物理研究所）
该研究基于KiDS-1000数据，利用截断剪切相关函数，结合截断与未截断探针改进了wCDM模型参数约束，为重子反馈强度提供上限，提升了内禀对齐的约束精度。
2026-08-10 astro-ph.CO
A kinematic classification of the cosmic web
提出了一种新的宇宙网分类方法。在Hahn et al.（2007）和Forero-Romero et al.（2009）之前工作的扩展中，新算法基于速度剪切张量而不是引力潮汐张量的分析。该过程包括在空间中的每个（网格）点的剪切张量的建设和评估其三个特征向量。一个给定的点被分类为一个空洞，片，丝或结根据本征值的数量超过一定的阈值，分别为0，1，2，或3。阈值被视为定义web的自由参数。该算法已被应用到暗物质的唯一，高分辨率模拟的边长为64 $h^{-1}$ Mpc和N = $1024^3$粒子的WMAP 5/LCDM模型的框架。由此产生的基于速度的宇宙网络将结构解析到<0.1 $h^{-1}$ Mpc尺度，而基于潮汐的网络的尺度为~1 $h^{-1}$ Mpc。欠密区域由被平面薄片平分的扩展空隙组成，其密度也低于平均值。过密区域主要由线状细丝和结所支配。基于速度的宇宙网所实现的分辨率为在宇宙网框架内研究晕和星系的形成提供了平台。
2012-07-16 astro-ph.CO
Learning cosmic web environments with diffusion models
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Institut d’Astrophysique Spatiale（空间天体物理研究所）；Centre national d’études spatiales (CNES)（法国国家太空研究中心）；Laboratoire de Physique de l’École normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，ENS，巴黎文理研究大学，CNRS，索邦大学，巴黎西岱大学）；Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学工业工程师高等学院）；GISC - Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos（复杂系统跨学科小组）
本研究在Quijote模拟上训练扩散模型，通过分析自注意力图与T-Web宇宙网环境的对应关系，发现模型在多尺度上捕捉宇宙网结构并编码非高斯信息。
2026-09-10 astro-ph.CO
Evolution of superclusters in the cosmic web
目标。我们研究了宇宙网中超星系团系综的性质如何随时间演化。方法.我们使用LambdaCDM模型在盒子大小L0 = 1024，512，256 Mpc/h的宇宙网的演化进行数值模拟。我们发现超星系团合奏模型的四个演化阶段，对应于目前的时代z = 0，和红移z = 1，z = 3，z = 10。我们计算的超星系团的健身直径定义的超星系团的体积除以过密度区域的填充因子。最大的超星系团的几何和健身直径，以及作为阈值密度的函数的超星系团的数量被用来作为渗流函数来描述的几何性质的合奏的超星系团在宇宙网。我们计算了超星系团的几何直径、适合度直径和光度分布，并跟踪了逾渗函数和超星系团分布的时间演化。我们比较了斯隆数字巡天（SDSS）的星系模型和样本的逾渗函数和超星系团分布。结果我们的分析表明，超星系团的适合度直径在一定的阈值密度下有一个极小值。在同动坐标系中，极小值附近的适应度直径几乎不随时间变化。超星系团的数量有极大值，在所有的演化时期都是近似恒定的。超星系团的几何直径在宇宙网的演化过程中逐渐减小;超星系团的光度在演化过程中逐渐增加。结论.我们的研究表明，进化的变化发生在超星系团的动力学体积。超星系团的适合度直径和数量在演化过程中的稳定性是宇宙网的一个重要性质。
2019-01-27 astro-ph.CO
Dynamics of pairwise motions in the Cosmic Web
我们提出的暗物质（DM）成对的速度统计在不同的宇宙网络环境的分析结果。我们使用来自Millennium 2模拟的DM速度和密度场以及NEXUS+算法将模拟体积分割成唯一识别四种可能环境之一的体素：节点，细丝，墙壁或宇宙空隙。我们发现，PDF的平均下落速度$v_{12}$，以及它的空间依赖性与垂直和平行的速度色散承担了显着的大尺度结构环境中，DM粒子对嵌入的信号。成对的流动是显着冷，有较小的平均幅度在壁和空隙，相比，更密集的环境中的细丝和节点。我们对所得结果进行了讨论，表明它们与引力不稳定机制引起的成对运动的简单理论预言是一致的。我们的研究结果表明，宇宙网络元素是连贯的动力学实体，而不仅仅是时间的几何协会。此外，通过分割可用的特殊速度数据并研究由此产生的成对速度统计数据，
2014-12-30 astro-ph.CO
Bayesian Cosmic Web Reconstruction: BARCODE for Clusters
我们描述了贝叶斯条形码形式主义，已被设计为在一个给定的体积的基础上采样的星系团分布的宇宙网络的重建。基于这样的认识，即大质量致密星系团是形成宇宙网中各向异性，特别是无规特征的大尺度潮汐力场的主要部分。由于非线性的集群配置所施加的约束，我们诉诸于一个国家的最先进的约束重建技术，找到一个适当的统计采样实现的原始初始密度和速度场在同一宇宙区域。最终，这些初始条件的后续引力演化可以在适当的分析模型或N体计算机模拟的基础上进行。BARCODE形式主义包括对红移空间畸变的隐式处理。这使得直接重建的基础上的观测数据，而不需要对红移空间伪影的校正。在这方面的贡献，我们提供了一个总体概述的宇宙网络连接集群和贝叶斯条形码形式主义的描述。最后，我们介绍了它的成功运作方面的测试运行的基础上模拟的大尺度物质分布，在物理空间以及在红移空间。
2016-11-03 astro-ph.CO
