Searching for Signatures of Cosmic String Wakes in 21cm Redshift Surveys using Minkowski Functionals
闵可夫斯基泛函是分析大尺度结构的有力工具,特别是当物质的分布是高度非高斯分布时,就像在宇宙弦对结构形成有贡献的模型中一样。在这里,我们应用闵可夫斯基泛函21厘米的地图,如果结构是由嵌入在背景波动的宇宙弦的标度分布播种,然后测试的统计意义的宇宙弦信号使用Fisher组合概率检验。我们发现,这种方法允许宇宙弦的检测与$G μ> 5 \times 10^{-8}$,这将是改善目前的限制约3倍。
2013-06-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The clustering of galaxies in the SDSS-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: Evolution of higher-order correlations demonstrated with Minkowski Functionals
利用Sloan数字巡天重子振荡光谱巡天(BOSS)的最终数据(DR 12),利用胚芽-颗粒Minkowski泛函(MFs)对高阶星系团进行了探测。我们的数据选择包含从北部和南部的星系帽在红移范围$z=0.2 - 0.6$的$979,430$ BOSS星系。我们提取高阶部分的MF,检测偏离纯高斯的情况下,在整个数据选择的24个自由度上的$χ^2 \sim \mathcal{O}(10^3)$。我们测量显着的红移演化的高阶泛函的第一次。我们发现$15-35\%$的增长,取决于功能和规模,在我们的红移箱集中在$z=0.325$和$z=0.525$。我们发现,在高阶相关的结构增长速度比两点相关,特别是在小尺度上的过度接近$2$的一个因素。我们证明了这种趋势是如何通过找到良好的协议的数据与层次模型,其中高阶增长速度比低阶的相关性是可推广的。我们发现,非高斯性的基础暗物质领域的增长速度甚至比一个星系,由于减少集群的偏见。我们的方法可以适用于研究三点及更高点函数的红移演化。
2017-11-27 astro-ph.CO
Non-Gaussian Expansion of Minkowski Tensors in Redshift Space
Asia Pacific Center for Theoretical Physics(亚太理论物理中心);Department of Physics, POSTECH(浦项科技大学物理系);Institut d’Astrophysique de Paris(巴黎天体物理学研究所);Kyung Hee University, Dept. of Astronomy & Space Science(庆熙大学天文与空间科学系);Indian Institute of Astrophysics(印度天体物理研究所);Department of Physics, University of Alberta(阿尔伯塔大学物理系);School of Physics, Korea Institute for Advanced Study(韩国高等科学研究院物理学院)
利用Edgeworth展开推导红移空间物质密度场的两个平移不变二阶闵可夫斯基张量的系综平均,连接理论预测与宇宙学参数,并通过模拟数据验证微扰理论的有效性。
2026-06-08 astro-ph.CO physics.data-an
Morphological Signatures of Gravitational Evolution, Redshift-Space Distortions, and Massive Neutrinos in Large-Scale Structure
Korea Institute for Advanced Study (KIAS)(韩国高等科学研究院);Asia Pacific Center for Theoretical Physics(亚太理论物理中心);Department of Physics, POSTECH(浦项科技大学物理系);Indian Institute of Astrophysics(印度天体物理研究所)
研究宇宙大尺度结构的形态特性及影响其三维物质密度场形态的物理过程,通过Quijote N-body模拟探讨引力演化、红移空间扭曲和大质量中微子自由流对结构形态的影响。
2026-03-20 astro-ph.CO
The HI-halo mass relation at redshift $z \sim 1$ from the Minkowski functionals of 21 cm intensity maps
作为晕质量函数的暗物质晕的HI含量的平均值和分散度是有用的统计数据,可以用来检验结构和星系形成的模型。我们调查的可能性,约束这个HI晕质量关系(HIHMR)的强度图的红移21厘米线。特别是,我们使用的几何形状和拓扑结构的亮度温度等值线在一个单一的频率通道量化的闵可夫斯基泛函。首先,我们从考虑热噪声和前景去除的影响的大型N体模拟中生成模拟地图。然后,我们使用Fisher信息形式主义预测HIHMR的参数模型的约束。我们考虑一个20,000度的$^2$调查(最初提出的暗能量科学)进行的平方公里阵列阶段1(SKA-1)MID天文台在单碟模式下运行。对于2 MHz的信道带宽,我们表明,几个$\,\times\,10^4$ s每指向的积分时间是足够的图像的平滑HI分布在红移$z \simeq 1$和测量HIHMR在一个接近最佳的方式从闵可夫斯基泛函。对一些参数的更严格的约束也可以通过使用平均HI密度的独立测量来获得。组合来自不同频率通道的结果提供了对HIHMR的演进的精细约束,特别是在数据立方体的中心频率范围中。
2021-06-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Tensor Minkowski Functionals for random fields on the sphere
将二维平面空间上的平移不变张量Minkowski泛函推广到单位球面上。我们把它们应用到随机场的水平集上。包围随机场水平集边界的等值线给出随机光滑闭曲线的空间分布。我们得到了各向同性高斯场和瑞利场的张量值Minkowski泛函的矩阵元的系综期望值的解析表达式。我们阐明的方式,张量闵可夫斯基泛函的元素编码信息的性质和统计各向同性(或偏离各向同性)的字段。然后,我们实现我们的方法来计算张量值的闵可夫斯基泛函数值和演示他们如何编码统计各向异性和偏离高斯通过应用该方法从普朗克数据的银河前景排放的地图。
2017-11-29 astro-ph.CO
Non-Gaussianity in Large Scale Structure and Minkowski Functionals
闵可夫斯基泛函(MF)是拓扑统计,已成为许多标准工具之一,用于研究宇宙学随机场的统计性质。他们发现经常使用的研究偏离高斯在一些重要的宇宙学方案。重要的例子包括宇宙微波背景(CMB)、弱透镜研究、21厘米巡天和大尺度结构(LSS)。最低阶的MF取决于三个广义偏度参数,可以被示出为探测具有不同权重的双谱。最近的研究提倡使用与双谱相关的功率谱,称为偏斜谱,其具有比使用Minkowski泛函时采用的传统形式主义更大的功率来区分对双谱的各种贡献。在这篇文章中,我们回顾了研究非高斯性的动机,并强调了高阶动量依赖性的重要性,在调查暴胀和早期宇宙模型以及引力不稳定性的分析模型。然后,我们介绍了倾斜光谱,适用于星系调查,作为一种工具,调查各种模型的原始和引力引起的非高斯性。我们提出的偏态谱的密度场和发散的速度场在3D和投影的调查作为一个函数的红移和平滑的角尺度的解析表达式。本文采用高斯窗函数。分析结果的情况下,引力引起的非高斯性。这些结果可以推广到包含红移空间效应。这将有助于从正在进行的和未来的星系调查中探测原始和引力诱导的非高斯性。
2012-04-13 astro-ph.CO
Minkowski Functionals for composite smooth random fields
本文将Minkowski泛函的解析公式扩展至复合随机场,推导了不相关轻度非高斯场与高斯场之和的表达式,并量化了次要场(如噪声)对真实信号形态与统计性质的影响。
2023-11-24 astro-ph.CO
A novel probe of bubble size statistics and time scales of the epoch of reionization using the contour Minkowski Tensor
我们采用秩为2的{ \em轮廓} Minkowski张量在二维探测长度和时间尺度的电离气泡在再电离的时代。我们证明,这个张量的本征值提供了很好的探针的电离气泡的大小的分布,并从它的特征气泡的大小,在不同的红移。我们表明,电离气泡不是圆形的,因此不是球形的三维,因为通常假设为简化的分析参数。我们量化它们的形状各向异性使用的两个特征值的比率。形状参数提供了气泡合并开始和结束的特征时间段。我们的方法将是非常有用的再电离历史的亮度温度场的数据重建。
2020-11-19 astro-ph.CO
Probing Cosmology with Weak Lensing Minkowski Functionals
本文证明了弱引力透镜(WL)收敛映射的闵可夫斯基泛函(MF)包含着重要的非高斯的、依赖于宇宙学的信息。为此,我们使用了一个大的宇宙学射线追踪N体模拟创建模拟WL收敛图,并研究来自这些地图的MF的宇宙学信息内容。我们的套件由80个独立的512^3 N体运行组成,涵盖了七种不同的宇宙学,围绕基准Lambda CDM模型,每次改变三个宇宙学参数Omega_m,w和sigma_8。在每一种宇宙学中,我们使用射线追踪来创建1000个伪独立的12度^2收敛图,并在蒙特卡罗过程中使用这些图来估计上述三个参数的联合置信轮廓。我们包括三个不同的源红移z_s= 1,1.5,2的红移层析,探索五个不同的平滑尺度θ_G= 1,2,3,5,10 arcmin,并明确地比较和组合的MF与WL功率谱。我们发现,MF捕获大量的信息,从非高斯特征的收敛图,即超出功率谱。MF特别适合于打破简并约束状态参数w的暗能量方程(比单独从功率谱好约3倍)。非高斯信息部分来自收敛的一点函数(通过V_0,“面积”MF),部分来自非线性空间信息(通过组合V_0的不同平滑尺度,以及通过V_1和V_2,分别为边界长度和亏格MF)。与功率谱相比,只有当多个平滑尺度相结合时,才能获得来自MF的最佳约束。
2011-09-28 astro-ph.CO
Minkowski Functionals of SDSS-III BOSS : Hints of Possible Anisotropy in the Density Field?
我们提出了测量的闵可夫斯基泛函提取的SDSS-III BOSS目录。定义闵可夫斯基泛函后,我们描述了如何无偏重建这些统计数据可以从一个领域与掩蔽区域和调查边界,验证我们的方法与高斯随机场和模拟星系快照数据。从BOSS星系的数据,我们产生了一组四个密度场在三个维度对应的北部和南部的天空的LOWZ和CMASS目录,在大尺度上平滑,使该领域是扰动非高斯。我们分别从每个数据集中提取Minkowski泛函,并通过拟合Hermite多项式展开来测量它们的形状和振幅。对于Minkowski函数曲线的形状参数$a_0$,这是相关的场的双谱,我们发现,LOWZ南的数据呈现出一个系统较低的值$a_0 = -0.080 \pm 0.040$比它的北天空对应$a_0 = 0.032 \pm 0.024$。虽然这种差异的意义很低,但它可能表明数据中的一些系统性,或者物质密度场在低红移时表现出各向异性。通过假设一个标准的各向同性平坦$Λ$ CDM宇宙学,由南北天数据组合得到的Minkowski泛函的振幅分别给出了CMASS和LOWZ的约束$Ω_{\rm c} h^2 n_{\rm s} = 0.110 \pm 0.006$和$0.111 \pm 0.008$,这与Planck $Λ$ CDM最佳拟合$Ω_{\rm c}h^{2} n_{\rm s} = 0.116 \pm 0.001$一致.
2021-10-12 astro-ph.CO
3D cosmic shear: numerical challenges, 3D lensing random fields generation and Minkowski Functionals for cosmological inference
宇宙剪切是由大尺度结构的引力潮汐场涨落产生的弱引力透镜效应,是当前和未来宇宙学分析中最有前途的工具之一。球贝塞尔分解的宇宙剪切场(“三维宇宙剪切”)是一种方法,以最大限度地提高红移信息量的透镜分析,因此提供了一个强大的工具,特别是宇宙结构的增长,这是至关重要的暗能量的研究。然而,模拟的三维宇宙剪切协方差矩阵的计算提出了数值困难,由于所需的高度振荡的功能集成。我们提出并比较了两种数值方法和相关的实现来执行这些集成。然后,我们将展示如何生成三维高斯随机场的天空球坐标系中,从三维宇宙剪切协方差。为了验证我们的场生成程序,我们计算与我们的随机场的闵可夫斯基泛函,比较它们与已知的期望值为高斯的情况下,并展示参数推断从闵可夫斯基泛函从宇宙剪切调查。这是为3D对数正态场产生完全3D Minkowski泛函的第一步,以从宇宙剪切场中提取高斯和非高斯信息,以及使用Minkowski泛函作为超越常用两点统计的宇宙学探针。
2018-11-12 astro-ph.CO
Inferring the redshift of more than 150 GRBs with a Machine Learning Ensemble model
针对仅11%伽马射线暴已知红移的观测限制,提出基于X射线余辉的集成监督机器学习模型估计红移,推断154个GRB红移使已知数量增加94%,均方根误差0.46,预测提升63%。
2024-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Photometric Redshift Probability Distributions for Galaxies in the SDSS DR8
本文给出了SDSS DR 8成像数据中星系的红移概率分布。我们使用Lima等人在2008年和Cunha等人在2009年提出的最近邻加权算法,推导出r < 21.8星系的系综红移分布N(z)和个体红移概率分布P(z)。作为该技术的一部分,我们计算了一组具有已知红移的训练星系的权重,使得它们在五维色星等空间中的密度分布与仅光度测量样本的密度分布成比例,从而在该空间中产生几乎公平的样本。然后,我们通过构建训练集红移的加权直方图来估计光度样本的系综N(z)。我们使用相同的技术推导出各个对象的P(z),但仅限于从每个光度对象周围的局部颜色-幅度空间训练集对象。使用每个星系的P(z),而不是系综N(z),可以减少测量中依赖于单个星系红移的统计误差。光谱训练样本比DR 7版本使用的样本大得多,新添加的PRIMUS目录现在是该分析中使用的最重要的训练集。我们预计N(z)重建中的主要误差来源是样本方差:训练集是从相对较小的空间中提取的。使用模拟,我们估计在给定的红移N(z)的不确定性是10- 15%。包含N(z)或P(z)的计算的不确定性取决于如何使用它们;我们讨论弱透镜测量的情况。P(z)目录可从SDSS网站公开获得。
2011-09-23 astro-ph.CO
Using the topology of large-scale structure in the WiggleZ Dark Energy Survey as a cosmological standard ruler
利用大尺度结构的拓扑结构作为宇宙学的标准标尺,我们提出了新的精确测量的宇宙距离-红移关系,跨度为0.2 < z < 1。我们的结果来自于分析的密度场跟踪的闵可夫斯基泛函的WiggleZ暗能量调查。闵可夫斯基泛函是一组统计量,它完全描述了场内每个等密度面的拓扑性质,作为密度值的函数。给定由宇宙微波背景辐射的波动测量的底层物质功率谱的形状,Minkowski泛函的预期振幅被指定为高斯随机场的偏移集,在该分析中考虑了> 10 Mpc/h的平滑尺度的最小非高斯校正。测量的振幅然后确定宇宙距离D_V(z),我们在六个独立的红移切片中以3-7%的精度获得,标准标尺源自平滑尺度下模型功率谱的已知曲率。我们介绍了一种新的方法来纠正稀疏采样的密度场的星系示踪剂的拓扑统计,并验证我们的整体方法使用模拟目录从N体模拟。我们的距离测量与描述宇宙膨胀历史的标准模型是一致的,与以前的分析重子声学振荡(BAO)检测到的WiggleZ调查,拓扑结果产生更高的距离精度的一个因素。然而,需要完整的红移空间功率谱形状来恢复拓扑距离,而不是由BAO印记的优选长度尺度,这是由更简单的物理学决定的。
2013-10-25 astro-ph.CO
Minkowski Tensors in Two Dimensions - Probing the Morphology and Isotropy of the Matter and Galaxy Density Fields
我们将Minkowski张量统计应用于三维密度场的二维切片。Minkowski张量是一组对数据中的方向相关信号敏感的函数,并且还可以用于量化密度峰的平均形状。首先,我们介绍我们的算法,构建一个二维场的子集周围的边界周长,并回顾闵可夫斯基张量的定义。专注于平移不变统计量$W^{1,1}_{2}$ -$2 \times 2$矩阵-我们计算其特征值的整个偏移集($Λ_{1},Λ_{2}$)和单个连接的区域和集合内的孔($λ_{1},λ_{2}$)。本征值的比率$Λ_{2}/Λ_{1}$告诉我们数据中存在全局各向异性,而$\langle λ_{2}/λ_{1} \rangle$是密度场中峰和谷的平均形状的度量。我们研究了高斯场的这些物理量,然后利用最新的Horizon Run 4宇宙学模拟来考虑它们是如何被引力坍缩效应所改变的。我们发现,$Λ_{1,2}$基本上是独立的引力坍缩,因为该过程保持统计各向同性。然而,峰值的平均形状被显著修改-与相同区域的欠密度相比,过密度变得相对更圆。将该统计量应用于红移空间畸变密度场时,发现本征值$Λ_{1,2}$中有明显的信号,表明它们可以用来探测大尺度速度场。
2018-05-22 astro-ph.CO
Emulating the CFHTLenS Weak Lensing data: Cosmological Constraints from moments and Minkowski functionals
弱引力透镜是一个强大的宇宙学探测器,非高斯特征可能包含大部分信息。我们检查约束的参数三元组$(Ω_m,w,σ_8)$从非高斯特征的弱透镜收敛场,包括一组的时刻(高达$4^{\rm th}$顺序)和闵可夫斯基泛函,使用公开的数据从154度$^2$ CFHTLenS调查。我们利用一套光线跟踪N体模拟跨越91个点的$(Ω_m,w,σ_8)$参数空间,复制星系的天空位置,红移和形状噪声的CFHTLenS目录。然后,我们建立一个仿真器,内插模拟的描述符作为$(Ω_m,w,σ_8)$的函数,并使用它来计算似然函数和参数约束。我们采用了主成分分析,以减少维数,并帮助稳定的约束,用于构建每个统计的箱子的数量。使用全套统计数据,我们发现$Σ_8\equivσ_8(Ω_m/0.27)^{0.55}=0.75\pm0.04$(68% C.L.),与以前的值一致。我们发现,从闵可夫斯基泛函的$(Ω_m,σ_8)$双峰的约束遭受强烈的偏见。然而,高阶矩打破了$(Ω_m,σ_8)$的简并性,并对这些参数提供了严格的约束,没有明显的偏差。主要贡献来自导数的四次矩。
2015-05-18 astro-ph.CO
Ensemble X-ray variability of Active Galactic Nuclei from serendipitous source catalogues
活动星系核(AGN)的X射线变率通常是通过对单个源和邻近源的研究来研究的,只有少数的系综分析被应用于大范围光度和红移的大样本。我们想确定从XMM-牛顿星表和雨燕星表中偶然选取的两个活动星系核样本的系综变率特性,这两个样本的红移在~0.2和~4.5之间,X射线光度在0.5-4.5 keV波段,在~10^43 erg/s和~10^46 erg/s之间。我们使用的结构函数(SF),它在时域中工作,并允许合奏分析,即使只有少数观测可用于单个源和功率谱密度(PSD)不能推导出来。SF也比分数变率和超额方差更合适,因为这些参数会受到静止坐标系中监测时间间隔的持续时间的影响,从而受到宇宙学时间膨胀的影响。我们发现两个样本的结果在统计学上一致,SF由时滞的幂律描述,近似为SF \propto τ ^0. 1。我们没有发现SF中的断裂的证据,与较低光度的活动星系核的情况不同。我们证实了强烈的反相关性的变化与X射线光度,伴随着变化的斜率的SF。我们发现的证据支持一个弱的,内在的,平均增加的X射线可变性与红移。SF的振幅和斜率随X射线亮度的变化为单振子模型和多亚基模型的变异性提供了新的约束。
2011-12-20 astro-ph.CO
From Weak Lensing to non-Gaussianity via Minkowski Functionals
我们提出了一种新的调和域方法提取形态信息,在闵可夫斯基泛函(MF)的形式,从弱透镜(WL)收敛映射。使用微扰扩展的MF,这是预计将是有效的范围内的角尺度探测最当前的弱透镜调查,我们表明,三个广义偏度参数的研究是等效的三个MF定义在两个维度的研究。然后,我们将这些偏度参数扩展到三个相关的偏谱,这些偏谱比它们的一点对应物携带更多关于收敛双谱的信息。我们讨论了各种问题,如噪声和不完整的天空覆盖的背景下,这些偏态谱估计从现实的数据。我们的技术提供了一种替代像素空间的方法通常用于估计的MF,它可以是特别有用的,在存在的面具与非平凡的拓扑结构。弱透镜统计的分析建模依赖于底层密度分布统计的准确建模。我们采用三种不同的形式主义模型的基础暗物质双谱:层次的animals,晕模型和拟合函数的基础上的数值模拟,MF从这些形式主义的计算和比较。我们调查的程度,晚时间重力诱导的非高斯性(弱透镜是主要敏感)可以从原始的非高斯性分离,以及这种分离如何取决于源红移和角标度。
2011-03-09 astro-ph.CO
Ensemble photometric redshifts
即将到来的成像调查,如LSST,将提供前所未有的宇宙视图,但沿视线的分辨率有限。增加第三维分辨率和减少错误分类的常见方法包括观察更宽的波长范围和/或将宽带成像与更高的光谱分辨率数据相结合。这些方法的挑战是将这些辅助数据的深度与原始成像调查相匹配。然而,虽然某些科学需要完整的3D地图,但在许多情况下,只需要视线方向上的对象统计分布(dN/dz)。在这种情况下,没有必要在所有调查中测量单个物体的通量。相反,可以使用堆叠程序来执行“整体照片”。我们展示了如何浅,更高的光谱分辨率的调查可以用来测量dN/dz堆栈的星系,在一个更深,更低的分辨率调查相一致。在较深的调查中,星系甚至不需要单独出现在浅调查中。我们给出了一个玩具模型的例子来说明应用这种方法的权衡和考虑。这种方法将允许深度成像调查利用光谱和窄/中波段调查的高分辨率,即使后者没有达到高红移。
2019-03-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
MEDUSA: Minkowski functionals estimated from Delaunay tessellations of the three-dimensional large-scale structure
闵可夫斯基泛函(Minkowski functional,MFs)是一组描述宇宙密度场几何和拓扑的统计量,包含标准两点分析的补充信息。我们提出了MEDUSA,实现了一个精确的方法来估计三维点分布的MF。这些估计是从三角形化的等密度表面推断的,所述等密度表面是从输入点样本的Delaunay细分构造的。与以前的方法相反,MEDUSA可以考虑周期性边界条件,这对于N体模拟的分析至关重要。我们验证了我们的代码对几个测试样本与已知的MF,包括高斯随机场与$Λ$ CDM功率谱,并找到了很好的协议与理论预测。我们使用MEDUSA来测量从N体模拟构建的合成星系目录的MF。我们的结果清楚地表明,非高斯签名所产生的非线性引力演化的密度场。我们发现,虽然红移空间扭曲显着改变我们的MF估计,其影响是大大减少,如果这些测量表示为体积填充分数的函数。我们还表明,阿尔科克-Paczynski(AP)扭曲的MF的效果可以通过缩放它们与体积平均距离$D_{\rm V}(z)$定义的各向同性AP参数$q$的不同权力。因此,MEDUSA估计的MFs是探测密度场非线性和宇宙膨胀与增长结构历史的有用工具。
2020-12-15 astro-ph.CO
Euclid: Constraining ensemble photometric redshift distributions with stacked spectroscopy
欧空局的欧几里德任务将产生超过15000平方度的天空光度星系样本,这将是丰富的集群和弱透镜统计。从这些测量中得到的宇宙学约束的准确性将取决于基于测光红移校准的基础红移分布的知识。提出了一种利用欧几里德无缝光谱学的叠加光谱来增加宽波段光度信息,并通过光谱能量分布拟合来约束红移分布的新方法。叠加光谱的高光谱分辨率补充了光度学,有助于打破色红移简并,限制星系样本的红移分布。我们将堆叠光谱建模为光谱模板的线性混合物。可以使用约束回归算法对混合物进行反演以推断潜在的红移分布。我们在模拟的Vera C上演示了该方法。鲁宾天文台和欧几里德模拟巡天数据集基于欧几里德旗舰模拟星系目录。我们评估的重建的准确性,考虑的重子声学标度的角度两点关联函数测量的推断。我们使用自组织映射算法选择了红移z>1的模拟测光星系样本。考虑到理想的情况下,没有尘埃衰减,我们发现,这些样品的红移分布可以恢复与0.5%的重子声学标度的准确度。由于样本量大,光谱测量噪声不会显著降低估计值。然而,当灰尘衰减模型是自由的,误差降低到2%。我们发现,考虑到欧几里得近红外光谱的波长覆盖范围,由衰减引入的颜色退化限制了准确性。
2022-01-21 astro-ph.CO
Towards a resolved Kennicutt-Schmidt law at high redshift
遥远宇宙中的大质量星系形成恒星的速度比今天快得多。虽然这些星系的恒星形成区域的直接分辨率仍然是一个挑战,最近在IRAM高原德布尔干涉仪的分子气体观测使我们能够研究红移z = 1.2附近的亚星系尺度上的恒星形成效率。我们提出了一种方法来获得气体和恒星形成率(SFR)的表面密度的星系团组成的星系在这个红移,即使相应的尺度没有解决。这种方法是基于识别这些结构的位置-速度图对应的星系内的切片。我们使用独特的IRAM观测的CO(3-2)旋转线和DEEP 2光谱的四个大质量的恒星形成遥远的星系-EGS 13003805,EGS 13004291,EGS 12007881和EGS 13019128在AEGIS术语-确定气体和SFR的表面密度的可识别的合奏团,构成他们。积分CO线光度被假定为直接成比例的总气体质量,和SFR推导出的[OII]线。我们用CO和[OII]光谱学中可用的角分辨率识别团块的集合;即,1-1.5”。SFR和气体表面密度的平均值在这个大小的区域,这也是深度2狭缝和提取的IRAM切片的厚度,我们推导出一个空间分辨的肯尼卡特施密特(KS)关系的规模为~8千秒差距。这些数据通常表明平均耗尽时间为1.9 Gyr,但在星系内的点与点之间存在显着差异。
2013-04-29 astro-ph.CO
Probing massive neutrinos and modified gravity with redshift-space morphologies and anisotropies of large-scale structure
本研究首次利用红移空间3D Minkowski泛函和张量捕获的非高斯与速度信息,成功打破了修改引力与大质量中微子间的简并性,显著提升了宇宙学参数的约束精度。
2025-04-28 astro-ph.CO
Blowing out the Candle: How to Quench Galaxies at High Redshift -- an Ensemble of Rapid Starbursts, AGN Feedback and Environment
基于Magneticum Pathfinder模拟,研究揭示高红移大质量宁静星系通过气体各向同性坍缩引发的快速星暴和AGN反馈在约200Myr内熄灭,并发现黑洞质量比、星暴爆发性和环境分别是不同时间尺度下预测熄灭的关键指标。
2023-10-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
HI 21-centimetre emission from an ensemble of galaxies at an average redshift of one
星系演化中的重子过程包括气体进入星系形成中性氢原子(HI),HI转变为分子态(H $_2$),最后H $_2$转变为恒星。因此,要了解星系的演化,就需要了解恒星的演化,以及星系中恒星形成的主要燃料中性原子和分子气体的演化。对于恒星来说,宇宙恒星形成率密度在红移范围$z \approx 1-3$达到峰值,并在接下来的$\approx 10$ 10亿年内下降一个数量级;这种下降的原因尚不清楚。对于气体,超精细HI 21 cm跃迁的弱点,星系HI含量的主要示踪剂,意味着迄今为止还不可能测量红移高于$\approx 0.4$的星系的原子气体质量;这是我们理解星系演化的关键缺陷。在这里,我们报告的平均HI质量的恒星形成星系的红移$z \approx 1$的测量,通过堆叠他们的个人HI 21厘米的发射信号。我们得到一个平均HI质量类似的平均恒星质量的样品。我们还估计了平均恒星形成率相同的星系从1.4 GHz的无线电连续,并发现HI质量可以燃料所观察到的恒星形成率只有$\approx 1-2$十亿年的新鲜气体的情况下。这表明,在$z < 1$星系上的气体吸积可能不足以维持恒星形成星系的高恒星形成率。这可能是宇宙恒星形成率密度在红移低于1时下降的原因。
2022-08-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmology in Minkowski space
本文通过度规变换将宇宙学在Minkowski空间中重新表述,展示基本尺度的时空变化,从而探讨宇宙学常数问题并为暗物质、暗能量等提供几何起源候选,同时识别共形不均匀性的新观测特征。
2023-06-29 astro-ph.CO gr-qc
Matter Power Spectrum Covariance Matrix from the DEUS-PUR ΛCDM simulations: Mass Resolution and non-Gaussian Errors
下一代星系巡天将以前所未有的精度探测宇宙中物质的分布。在不同尺度和红移下的物质功率谱测量将对宇宙学参数提供严格的约束。然而,在非线性尺度上,这将需要准确评估协方差矩阵。在这里,我们计算的协方差矩阵的三维物质密度功率谱的一致性$Λ$ CDM宇宙学从一个合奏的N体模拟的暗能量宇宙模拟-平行宇宙模拟(DEUS-PUR)。这包括12288个带有$256^3$粒子的$(656\,h^{-1}\,\textrm{Mpc})^3$模拟盒的实现。我们将这一组与96个相同体积的$1024^3$粒子模拟的辅助样本相结合。我们发现在高红移和小的中间尺度下,N体质量分辨效应是协方差系统误差的一个重要来源。我们通过引入一种经验统计方法来校正这种效应,该方法在包括重子振荡间隔在内的广泛尺度上提供了协方差矩阵的准确确定。相反,以前的研究,使用较小的N体合奏,我们发现功率谱分布显着偏离预期的高斯随机密度场在$k\gtrsim 0.25\,h\,\textrm{Mpc}^{-1}$和$z<0.5$。这表明,在有限体积调查的情况下,在这些尺度和红移的合奏平均带功率的无偏估计可能需要仔细评估非高斯误差比以前考虑的。
2014-10-27 astro-ph.CO
The Integrated Bispectrum in Modified Gravity Theories
引力诱导的非高斯性可以为修正引力理论提供重要的线索。最近的一些研究建议使用{ \it积分双谱}(IB)作为双谱压缩位形的探针。扩展以前的研究IB,我们包括红移空间扭曲研究一类(参数化)MG理论,包括字符串启发Dvali,Gabadadze \& Porrati(DGP)模型。来自红移空间扭曲的各种贡献是在一个透明的方式,并从这些条款的压缩贡献分别来自。使用Zel'dovich近似(ZA)获得结果。结果还提出了预测调查(2D)。我们使用Press-Schechter(PS)和Sheth-Torman(ST)质量函数来计算IB的塌陷对象,可以很容易地扩展到峰值理论为基础的方法。{ \em累积量变换器}(CC)推广了普通的{ \em累积量},并且已知用于探测高阶关联函数的塌陷配置。我们概括的概念,CC晕不同的质量。我们还介绍了一种基于生成函数的方法来分析更一般的非局部偏置模型。在此背景下,讨论了CC的傅立叶表示、斜谱或峰谱。这些结果对于研究红移空间中坍缩示踪剂的Minkowski泛函(MF)具有重要意义。\keywords {宇宙学、大尺度结构、修正的引力理论
2016-10-10 astro-ph.CO
The impact of large-scale tides on cosmological distortions via redshift-space power spectrum
虽然超出有限体积测量区域的大尺度扰动不是直接可观测的,但与系综平均值相比,这些扰动通过模式耦合效应影响了大尺度结构中小尺度(子测量)扰动的聚类统计的测量。在本文中,我们表明,标量扰动引起的大尺度潮汐引起明显的各向异性扭曲的红移空间的星系功率谱的方式依赖于潮汐之间的对齐,小尺度模式的波矢和视线方向。利用结构形成的微扰理论,导出了红移空间功率谱对大尺度潮汐的$\textit{response}$函数。然后,我们调查的影响,大规模的潮汐估计宇宙学距离和红移空间失真参数通过测量的红移空间功率谱的一个假设的大体积的调查,基于Fisher矩阵形式主义。要做到这一点,我们把大规模的潮汐作为一个信号,而不是一个额外的来源的统计误差,并表明,退化的参数恢复,如果我们可以采用的标准冷暗物质(CDM)模型预期的均方根振幅的先验。我们还讨论了大规模的潮汐是否可以约束在一个更好的精度比CDM预测,如果可以包括在非线性政权的影响到一个更大的波数。
2017-10-31 astro-ph.CO
TUNeS: Neural Emulation of Large-Scale Structure Across Redshifts
Institute for Frontier in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University(北京师范大学前沿天文与天体物理研究所);School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University(北京师范大学物理与天文学院);Faculty of Geographical Science, Beijing Normal University(北京师范大学地理科学学部);Sydney Consortium for Particle Physics and Cosmology, School of Physics, The University of New South Wales(新南威尔士大学物理学院悉尼粒子物理与宇宙学联盟)
TUNeS通过粒子推理与网格密度场细化,实现大范围和小范围结构的高精度重建,能在单GPU上25秒内完成256³粒子到256³密度网格的端到端推断,且在多个红移下表现良好。
2026-03-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). The matter density and baryon fraction from the galaxy power spectrum at redshift $0.6<z<1.1$
我们使用VIMOS公开河外红移巡天(VIPERS)的最终目录来测量高红移星系分布的功率谱,首次给出了超出$z=1$的结果。我们应用FFT技术的四个独立的子体积,包括在$0.6<z<1.1$的$51,728$星系(出近$90,000$包括在整个调查)。我们在这里集中在红移空间中的方向平均功率谱的形状,解释红移空间各向异性和各向异性的调查窗口函数,需要推导出一个强大的方式建模的水平。然后,我们使用协方差矩阵来自一个大的合奏模拟数据集,以适应光谱数据。用密度参数$Ω_M h =\smash{0.227^{+0.063}_{-0.050}}$和重子分数$\smash{f_B=Ω_B/Ω_M=0.220^{+0.058}_{-0.072}}$的标准$Λ$ CDM模型对计算结果进行了验证。这些从高$z$星系分布的推论与当地星系巡天的结果一致,也与宇宙微波背景一致。因此,$Λ$ CDM模型给出了一个很好的匹配宇宙结构在所有红移到目前为止,可访问的观测研究。
2017-06-15 astro-ph.CO
Stacking Caustic Masses from Galaxy Clusters
正在进行的和未来的光谱调查将测量成千上万个星系团内的许多星系红移。然而,这些集群内的采样将是低的,每个集群15 < N < 50。有了这样的数据,将很难实现准确和精确的质量估计个别集群使用相空间质量估计技术。我们开发并测试了一种新的基于焦散技术的叠加算法,该算法将质量散射降低到<log M_casic| M_200 >从单个星系团的70%到每个星系团只有15个星系和100个星系团的集合星系团的不到10%。当每个系综相空间中有超过1000个星系时,逃逸速度边缘就变得容易辨认,而交错星系的存在也被最小化。我们开发和测试的算法来跟踪投影相空间表面直接,这导致最小偏差的动态质量估计。然后,我们量化如何装箱和采样影响相空间为基础的质量估计时,使用一个观测代理,结合现实的质量分散,如丰富度,并发现在装箱过程中增加的不确定性产生的偏差和分散的叠加质量估计的影响最小。
2016-12-16 astro-ph.CO
Prospects of constraining reionization model parameters using Minkowski tensors and Betti numbers
我们探讨了约束模型参数的时代的再电离(EoR)从21厘米的亮度温度图的可能性,使用组合的形态描述符构造的特征值的轮廓Minkowski张量(CMT),贝蒂数(计数连接区域$n_{con}$和孔$n_{hole}$)和该领域的漂移集的结构。我们使用一个三参数模型的EoR模拟使用21 \textrm{cmFAST},即电离效率的源$ζ$,最低维里温度$T_{vir}$所需的崩溃成晕和电离辐射的最大半径描述的$R_{mfp}$。我们进行了贝叶斯分析,以恢复模型参数的模拟21厘米的图像从SKA阶段I在红移的$z=7.4$对应的平均中性氢分数的$\mathrm{\bar x}_{HI} \simeq 0.5$。我们发现,在没有噪声的情况下,在该领域与$x_{HI} \lesssim 0.5$的结构的平均尺寸是小于区域与$x_{HI} \gtrsim 0.5$和结构是同样各向同性时,$\mathrm{\bar x}_{HI}=0.5$。我们还发现,为了在$1~\mathrm{MHz}$的单个频率通道处将输入模型恢复到模拟噪声图像的$1-σ$精度内,对于观察时间$t_{obs}<2000~\mathrm{hrs}$,噪声$δT_b$图需要以尺度$R_s>9.5~\mathrm{Mpc}$进行平滑。最后,我们表明,系统的行为的统计电离的进展,使我们能够获得严格的约束$\mathrm{\bar x}…
2021-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Z-Sequence: Photometric redshift predictions for galaxy clusters with sequential random k-nearest neighbours
我们介绍了Z序列,一个新的经验模型,利用光度测量观测星系在指定的搜索半径估计光度红移的星系团。Z序列本身由基于k-最近邻算法的机器学习集成组成。我们实现了一个自动化的特征选择策略,迭代地确定适当的过滤器和颜色的组合,以尽量减少光度红移预测误差。我们打算让Z序列成为一种独立的技术,但它可以与本质上不预测红移的星团发现者相结合,比如我们自己的DEEP-CEE。在这个概念验证的研究中,我们训练,微调和测试Z序列的公开可用的集群目录来自斯隆数字巡天。当应用小的搜索半径时,我们通过$|Δz|/(1+z)$的中值(在$0.05 \le \textit{z} \le 0.6$的光度红移范围内)确定Z序列的光度红移预测误差为$\sim0.01$。当搜索半径扩大时,测试样本的光度红移预测误差增加了30%-50%,这可能是由于视线交错的星系。最终,我们的目标是将Z序列应用于即将到来的成像调查,如空间和时间的遗产调查,以提供尚未发现和遥远的集群的大样本的光度红移估计。
2021-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Precision Redshift-Space Galaxy Power Spectra using Zel'dovich Control Variates
宇宙学中的数值模拟需要在体积、分辨率和运行时间之间进行权衡,这限制了可以模拟的宇宙的体积,导致在诸如功率谱或关联函数等总体平均量的预测中的样本方差。样本方差在大尺度上特别严重,这也是分析技术高度可靠的地方。这提供了一个机会,结合分析和数值技术的原则,以提高动态范围和聚类统计预测的可靠性。在本文中,我们扩展的技术Zel'dovich控制变量,以前证明了2点函数在实空间中,以减少样本方差测量的2点统计的有偏示踪剂在红移空间。我们证明,用这种技术,我们可以减少这些统计的样本方差下降到他们的散粒噪声限制到$k \sim 0.2\, h\rm Mpc^{-1}$。这允许与扰动模型更好地匹配,并改进对例如~类星体,星系和中性氢测量光谱红移调查在非常温和的计算费用。我们讨论了ZCV的实现,给出了一些例子,并提供预测的方法在各种条件下的功效。
2022-10-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
Field Fractal Cosmological Model As an Example of Practical Cosmology Approach
整体引力效应是宇宙学红移的来源,这一观点被de Sitter(1916,1917)、Eddington(1923)、Tolman(1929)和Bondi(1947)考虑过。哈勃(1929)也将发现的距离-红移关系称为“德西特效应”。对于均匀分布的物质,宇宙引力红移与距离的平方成正比:z_grav ~ r ^2。然而,对于分维D=2的分形物质分布,全球引力红移是距离的线性函数:z_grav ~ r,这使得在没有空间膨胀的情况下解释哈勃定律成为可能。本文提出了场引力分形宇宙模型(FGF),它基于两个初始原理。第一个假设是费恩曼场引力方法描述了引力相互作用,这为闵可夫斯基空间中相对论和量子场框架内所有基本物理相互作用的概念统一提供了自然基础。第二个假设是引力物质的空间分布在哈勃半径以下的所有尺度上都是分形的。假设物质分布的分维为D = 2,这意味着全球引力红移是对观测到的线性哈勃定律的解释。在FGF的框架下,所有三种现象--宇宙背景辐射、分形大尺度结构和哈勃定律--可能是初始均匀的普通物质(不含非重子物质和暗能量)独特的大尺度结构演化过程的结果。
2015-03-11 astro-ph astro-ph.CO gr-qc
Average and dispersion of the luminosity-redshift relation in the concordance model
从最近给出的二阶泊松规范中的亮度红移关系出发,我们计算了所谓的和谐模型的扰动的现实随机背景对组合光锥和各种光度距离函数的系综平均值及其方差的影响,作为红移的函数。我们应用规范不变的光锥平均处方,这是免费的红外和紫外发散,使我们的结果相对于相应的截止值的变化是强大的。我们的主要结论,部分已经在最近的一封信中预期的情况下,在线性制度计算的扰动谱,是这样的不均匀性不仅不能避免需要暗能量,但也不能阻止,在原则上,确定其参数的顺序$10^{-3}-10^{-5}$的准确性,这取决于平均观察和考虑的功率谱的制度。然而,考虑到在非线性制度中产生的适当的校正,我们预测接近10%水平的数据的不可约的分散,对于有限的统计,这将必然限制可达到的精度。预测的色散似乎是在良好的协议与目前的观测估计的距离模方差由于多普勒和透镜效应(分别在低和高红移),并代表了未来的精确测量的挑战。
2013-09-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th