The joint statistics of mildly non-linear cosmological densities and slopes in count-in-cells
在细胞计数统计的背景下，在两个同心球壳的密度的联合概率分布预测从第一第一原理的sigmas的顺序为一。与模拟的协议被发现是优秀的。该统计量允许我们推导出在稠密（或非稠密）下斜率的条件一维概率分布函数。过密）区域，或正斜率或负斜率的密度。前一种条件分布可能在约束宇宙学参数方面更稳健，因为在这些区域中基本动力学的演化程度较低。一个基准暗能量实验上实现的Lambda CDM模拟得出的这样的计数。
2015-01-15 astro-ph.CO
Perturbations of Cosmological Redshift Drift
本文计算了宇宙学红移漂移的线性扰动，证明其规范不变性，并发现本动速度与加速度项不可忽略，且与星系数密度的交叉相关有助于提高信号可探测性。
2023-11-29 astro-ph.CO gr-qc
Biases on cosmological parameter estimators from galaxy cluster number counts
Sunyaev-Zel'dovich（SZ）巡天是宇宙学的有前途的探测器--特别是对于暗能量（DE）--因为它们有能力发现遥远的星系团并提供它们的质量估计。然而，目前的SZ目录包含几十到几百个对象和极大似然估计可能会出现偏差，这样的样本大小。在这项工作中，我们使用蒙特卡罗方法来确定来自星系团丰度的宇宙学参数估计值是否存在偏差，该偏差是调查面积和深度以及拟合的宇宙学参数数量的函数。假设完美的知识质量和红移的一些估计有不可忽略的偏差。例如，当与$Ω_c$和$w_0$一起拟合时，$σ_8$的偏差对应于其统计误差条的约$40%$。包括SZ质量可观察的关系降低了相关的偏见，为当前调查的典型尺寸。当把SZ的数据与其他宇宙学探测器结合起来时，偏差就可以忽略不计了。然而，我们发现，从SZ估计的偏差不会随着样本量的增加而消失，它们可能会成为在南极望远镜（SPT）灵敏度的全天空调查的主要误差来源。这项工作的结果验证了使用当前的极大似然方法，目前SZ调查，但强调需要进一步的研究，为即将到来的实验。[删节]
2014-03-25 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological constraints from Sunyaev-Zeldovich cluster counts: an approach to account for missing redshifts
当使用星系团巡天来限制宇宙学参数时，红移的累积提供了一个重要的观测瓶颈。我们提出了一个简单的方法，允许使用的样本中有一小部分的红移是未知的。最简单的假设是，缺失的红移是从星表中随机抽取的，但该方法也允许人们考虑红移累积中已知的选择效应。我们量化宇宙学参数约束的统计精度的减少作为模拟调查的丢失红移的分数的函数，也调查了丢失红移的分布作出不正确的假设的影响。
2014-03-20 astro-ph.CO
Forecast cosmological constraints from the number counts of Gravitational Waves events
本研究针对爱因斯坦望远镜（ET）提出两种仅利用引力波距离信息的宇宙学参数推断方法，通过模拟验证了方法的一致性及区分恒星形成率模型的潜力，指出ET需结合其他巡天以缓解参数简并问题。
2024-05-14 astro-ph.CO gr-qc
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
Testing the Cosmological Principle with CatWISE Quasars: A Bayesian Analysis of the Number-Count Dipole
本文通过贝叶斯证据分析CatWISE类星体样本，发现其数密度偶极子方向与CMB一致但振幅大2.7倍（5.7σ），并证明银河掩模和源演化对差异有不同影响，支持类星体偶极子异常大的结论。
2023-08-07 astro-ph.CO gr-qc
The trouble with Hubble: Local versus global expansion rates in inhomogeneous cosmological simulations with numerical relativity
在一个完全非均匀的，各向异性的宇宙学模拟中，通过求解爱因斯坦方程与数值相对论，我们发现一个有效的哈勃参数的本地测量相差不到1%的全球价值相比。这种变化与牛顿引力的预测一致。我们分析了与1a型超新星调查相当的尺度上的平均局部膨胀率，发现局部方差无法解决\citet{riess2018b}和\citet{planck2018a}测量之间的紧张关系。
2018-09-07 astro-ph.CO gr-qc
Counts of galaxy clusters as cosmological probes: the impact of baryonic physics
从N体模拟的无碰撞物质的晕质量函数通常用于检索宇宙学参数从观测到的星系团的计数。这忽略了一个观测事实，即星系团中的重子质量分数是一个随机变量，平均而言，随着总质量的增加（在500的过密度内）。考虑一个模拟目录，其中包括数以万计的星系团，预期从即将到来的一代的调查，我们表明，一个不同的重子质量分数的影响将是可观察到的具有很高的统计意义。净效应是簇质量函数的整体归一化的变化和其形状的较温和修改。我们的研究结果表明，如果要从这种质量的数据中获得无偏的宇宙学参数估计，就必须考虑重子对质量函数的修正。我们介绍了实现这一目标所必需的形式主义。我们的讨论是基于条件概率找到一个给定的值的重子质量分数的集群固定的总质量。最后，我们表明，从集群计数与测量的重子质量分数在一个小的子样本的集群（包括只有几十个对象）相结合的信息将几乎最优约束的宇宙学参数。
2013-04-15 astro-ph.CO
Cosmological Constraints from Weak Lensing Peaks: Can Halo Models Accurately Predict Peak Counts?
为了从下一代大型高精度弱透镜（WL）巡天（例如Euclid，Roman，LSST）中提取完整的宇宙学信息，需要利用高阶统计量来探测大尺度结构（LSS）的小尺度非线性区域。WL峰值计数，追踪宇宙网中的超密度，是一个有前途的和简单的统计约束宇宙学参数。WL峰的物理起源以前被链接到沿视线的暗物质晕，这种峰晕连接已被用于开发各种半解析晕为基础的模型，用于预测峰值计数。在这里，我们研究了WL峰值的起源和基于光晕的WL峰值计数模型的有效性，使用一套光线跟踪N体模拟。我们比较WL峰值收敛地图从完整的模拟到那些在地图中创建的粒子与晕-后者扮演的角色，一个“完美的”晕模型。我们发现，虽然光环的贡献是能够复制峰计数定性好，光环并不能解释所有WL峰。晕特别低估了负峰，这与沿视线的大规模欠密区域的局部密度过高有关。此外，对于大于$\geq$ 100 deg $^{2}$的测量，忽略非光晕对峰计数的贡献会导致参数（$Ω_{\rm m}$、$σ_{8}$）出现显著偏差。我们的结论是，宇宙网络的其他元素，外部和远离暗物质晕，需要纳入WL峰的模型，以推断无偏见的宇宙学约束。
2022-02-28 astro-ph.CO
Testing homogeneity with galaxy number counts : light-cone metric and general low-redshift expansion for a central observer in a matter dominated isotropic universe without cosmological constant
作为暗能量的另一种说法，有人认为我们可能处于爱因斯坦场方程的勒梅特-托尔曼-邦迪（LTB）解所描述的非均匀各向同性宇宙的中心。为了检验这一假设，我们计算了红移球壳质量的五阶解析公式。使用相同的分析方法，我们通过引入规范不变量$G(z)$来写出光锥中的度规，它与光度距离$D_L(z)$一起完全确定了LTB模型的光锥几何。
2009-12-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Releasing scalar fields: cosmological simulations of scalar-tensor theories for gravity beyond the static approximation
广义相对论和高能物理学的一些扩展包括标量场作为额外的自由度。在探索宇宙学演化的非线性状态的预测时，该团体利用数值模拟，其中在求解标量场的运动方程时假定了准静态极限。在这封信中，我们提出了一种方法来解决标量自由度耦合到物质的完整的运动方程。我们运行的宇宙学模拟，跟踪完整的时间和空间演化的标量场，并发现显着的差异与常用的准静态近似。这种新的方法揭示了标量场的新的物理性质，并揭示了隐藏在旧方法中的隐藏的天体物理现象。
2014-09-03 astro-ph.CO gr-qc
The Generation of Vorticity in Cosmological N-body Simulations
理想流体的聚集不会导致涡的产生。正是暗物质的无碰撞性质，导致了速度色散和壳层穿越，这是宇宙学涡度产生的起源。本文用相对论N体程序$\textit{gevolution}$研究了宇宙大尺度结构形成过程中涡度的产生。我们测试了几种方法来计算涡度功率谱，我们研究了它的收敛性与我们的模拟的质量和网格分辨率。我们确定的功率谱，大尺度上的谱指数，峰值位置的振幅和它们的时间演化。我们还比较了从我们的模拟中提取的涡度与矢量扰动的度量。我们的结果是伴随着决议的研究，并与文献中以前的研究进行比较。
2018-09-11 astro-ph.CO gr-qc
Self-Consistent Cosmological Simulations of DGP Braneworld Gravity
我们进行宇宙学N-体模拟的Dvali-Gabadadze-Porrati braneworld模型，通过解决这个模型中的标量自由度，膜弯曲模式的完整的非线性运动方程。虽然普遍耦合到物质，膜弯曲模式具有自相互作用，一旦密度场变得非线性，这种自相互作用就变得重要。这些自相互作用导致高密度环境中的场被抑制，并将引力恢复到广义相对论。该程序采用多重网格松弛格式求解准静态近似下的非线性场方程。我们对没有宇宙学常数的平坦自加速DGP模型进行了模拟。DGP模拟的结果进行了比较，与标准的重力模拟假设相同的膨胀历史，并与DGP模拟使用的线性化方程的膜弯曲模式。这使我们能够隔离场的非线性自耦合的影响，这些影响在准线性尺度上已经很明显。我们给出了物质功率谱和晕质量函数的结果，并讨论了膜弯曲模在宇宙结构形成中的行为。我们发现，独立于CMB的约束，自加速DGP模型是强烈的约束电流弱透镜和集群丰度测量。
2009-09-16 astro-ph.CO gr-qc
Weak Lensing Minima and Peaks: Cosmological Constraints and the Impact of Baryons
我们提出了一种新的统计量来提取弱透镜数据中的宇宙学信息：透镜极小值。我们还研究了重子对峰值和最小计数的宇宙学约束的影响。利用\texttt{MassiveNuS}模拟，我们发现透镜极小值对非高斯宇宙学信息敏感，并且与透镜功率谱和峰值计数互补。对于LSST的调查，我们获得$95\%$可信区间的组合透镜的最小值和峰值，显着强于单独从功率谱，由$44\%$，$11\%$，和$63\%$的中微子质量总和$\sum m_ν$，物质密度$Ω_m$，波动幅度$A_s$，分别。我们利用流体力学模拟\texttt{BAHAMAS}和\texttt{Osato15}研究重子过程对透镜极小值和峰值的影响。我们发现，忽略重子效应将导致强（$\approx 4 σ$）的偏见，从峰值计数的推论，但可以忽略不计（$\approx 0.5 σ$）的最小计数，这表明透镜最小是一个潜在的更强大的工具对重子效应。最后，我们证明，在原则上可以减轻偏见，而不会显着降低宇宙学约束，当我们模型和边缘化重子效应。
2019-10-09 astro-ph.CO
The FLAMINGO Project: An assessment of the systematic errors in the predictions of models for galaxy cluster counts used to infer cosmological parameters
本研究依托FLAMINGO流体动力学模拟，评估传统星系团计数模型各组分导致的计数与宇宙学参数偏差，发现现有DMO HMF模型差异显著，未来巡天需改进标度关系、重子效应等多类模型组分。
2025-01-17 astro-ph.CO
Combining cosmological constraints from cluster counts and galaxy clustering
目前和未来的大尺度巡天提供了有希望的宇宙学探测。例如，暗能量巡天（DES）预计将探测到约3亿个星系和数千个红移约1.3的星系团。我在这里显示正在进行的工作，结合两个探头的大尺度结构：集群数量计数和星系2点函数（在实或谐波空间）。晕模型（耦合到晕占领分布）可以用来模拟这些探头之间的互协方差，我介绍了一种图解方法来轻松计算所涉及的不同条款。此外，我计算联合非高斯似然，使用Gram-Charlier系列。然后，我将展示如何将贝叶斯超参数的方法扩展到泊松分布，第一步是将它们包括在这个联合似然中。
2014-07-04 astro-ph.CO
The cosmological analysis of X-ray cluster surveys: I- A new method for interpreting number counts
提出了一种新的方法，旨在简化X射线星系团巡天的宇宙学分析。它是基于纯粹的仪器可观察到的量，认为在一个二维的X射线色幅图（硬度比与计数率）。其基本原理是，即使在相当浅的调查，大量的信息集群红移和温度是目前在原始X射线数据，可以从统计上提取;平行，这样的图表可以很容易地预测从从头开始宇宙学建模。我们举例说明了100 deg 2的XMM调查的情况下，具有~10^{-14}尔格/s/cm ^2的灵敏度和适合在同一时间，调查选择功能，集群的进化标度关系和宇宙学的方法;我们唯一的假设-驱动的有限大小的样本中考虑的案例研究-是当地集群标度关系是已知的。我们特别关注的计数率测量不确定性的现实建模和评估的潜力，通过Fisher分析的方法。在没有单个簇红移的情况下，CR-HR方法似乎比基于簇计数的传统方法（即dn/dz，需要红移）更有效。在红移的情况下，我们的方法执行类似于传统的质量函数（dn/dM/dz）的纯宇宙学参数，但更好地约束参数定义的集群标度关系及其演变。CR-HR方法的另一个实际优点是它的简单性：这种完全自上而下的方法完全绕过了从X射线温度测量中推导团簇质量的繁琐步骤。
2012-05-10 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
Impact of the calibration of the Halo Mass Function on galaxy cluster number count cosmology
晕质量函数（HMF）是星系团星表宇宙学分析中的一个关键要素。我们量化的HMF参数的不确定性对宇宙学约束的影响，从集群目录类似的普朗克，那些预期从欧几里得，罗马和鲁宾调查，并从一个假设的更大的未来调查。我们分析模拟目录在每种情况下，逐步松动先验的HMF参数，以评估宇宙学约束的退化。虽然目前HMF参数的不确定性并没有实质性影响普朗克类调查，我们发现，它们可以显着降低宇宙学约束的欧几里得类调查。因此，目前HMF的精度将不足以用于欧几里得（或罗马或鲁宾）和可能的更大的调查。未来的实验将不得不适当地考虑HMF参数的不确定性，并且有必要提高HMF拟合的精度，以避免削弱对宇宙学参数的约束。
2021-01-08 astro-ph.CO
Effect of Measurement Errors on Predicted Cosmological Constraints from Shear Peak Statistics with LSST
在重建的剪切图的峰值计数的统计包含超出功率谱的信息，并可以改善宇宙学的约束，从测量的功率谱单独的，如果系统误差可以控制。利用大型巡天望远镜（LSST）观测的剪切峰计数统计数据，研究了星系形状测量误差对宇宙学约束的影响。我们使用LSST图像模拟器结合宇宙学N体模拟来模拟不同宇宙学模型的真实剪切图。我们包括星系的形状噪声，并首次，测量误差的星系形状。我们发现，考虑的测量误差对LSST的剪切峰计数的约束力的影响相对较小。
2013-01-04 astro-ph.CO
Testing the Cosmological Principle in the radio sky
宇宙学原理指出，宇宙在统计上是各向同性的，在大尺度上是均匀的。特别是，这意味着在星系分布的统计各向同性，由于观察者的运动消除偶极各向异性后。我们测试这一假设与NVSS无线电目录的计数地图。我们使用一个本地方差估计补丁的基础上不同的角半径在天空中，并比较这些补丁之间和内部的源计数方差。为了评估我们的结果的统计意义，我们模拟无线电地图与NVSS规范和掩码。我们的结论是NVSS数据与统计各向同性一致。
2019-08-26 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Sub-millimetre galaxies in cosmological hydrodynamic simulations: Source number counts and the spatial clustering
我们使用大的宇宙学光滑粒子流体动力学模拟研究亚毫米星系（SMG）的形成和演化。在我们以前的工作中，我们研究了高红移下紫外选择性成星星系的统计性质。我们填充相同的宇宙学模拟与SMG通过计算尘埃颗粒到远红外毫米波段的自洽方式的恒星光的再处理。我们生成光锥输出，以直接将模拟SMG的统计特性与可用的观察结果进行比较。我们的模型再现了submm源数计数和聚类幅度。我们发现，明亮的SMG与通量$S > 1$ mJy居住在晕的质量$\sim 10^{13} M_{\odot}$和恒星质量大于$10^{11}\sim \rm M_{\odot}$。SMG与Lyman- $α$发射体之间的角互相关明显弱于SMG与Lyman-break星系之间的角互相关。互相关也弱于SMG的自相关。SMG的红移分布在$z \sim 2$处显示出一个宽峰，亮SMG对全球宇宙恒星形成率密度有显著贡献。我们的模型预测，在每1平方度场的$z > 5$处存在数百个具有$S > 0.1$ mJy的SMG。这种SMG可以通过ALMA检测。
2012-07-17 astro-ph.CO
Extracting cosmological information from the abundance of galaxy clusters with simulation-based inference
针对星系团计数宇宙学分析中显式似然函数精度难达、计算昂贵的问题，本研究提出基于模拟推理（SBI）的方法，仅用合成目录实现分析，验证显示其与显式似然结果偏差小，还首次完成真实样本的SBI星系团计数分析。
2025-04-14 astro-ph.CO
Basis function expansions of the two-point correlation function and reconstruction of the cosmological distance scale
ICTP East Africa Institute for Fundamental Research, University of Rwanda（东非基础研究所，卢旺达大学）；Department of Physics, University of Houston（休斯顿大学物理系）；Department of Physics, University of Khartoum（喀土穆大学物理系）；Department of Physics, Yale University（耶鲁大学物理系）；Departamento de Física Fundamental & IUFFyM, Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学基础物理系及IUFFyM）；Inter-University Centre for Astronomy & Astrophysics（大学间天文学与天体物理学中心）；Center for Particle Cosmology, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学粒子宇宙学中心）
本文提出利用多项式与半整数广义拉盖尔函数作为基函数，将星系对计数投影到正交基上，从而在不分箱的单一步骤中测量两点相关函数并重建宇宙学距离尺度，同时考虑了散粒噪声与宇宙方差的影响。
2026-09-23 astro-ph.CO
Zero average values of cosmological perturbations as an indispensable condition for the theory and simulations
指出了通常用于确定标量宇宙学扰动的一个弱点，即对于某些物质分布，它们的平均值可能不为零。结果表明，引入有限程引力势而不是无限程引力势解决了这个问题。在这方面，具体的说明性密度分布进行了详细研究。
2015-08-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
CMB Lensing Beyond the Power Spectrum: Cosmological Constraints from the One-Point PDF and Peak Counts
目前正在进行的和不久的将来进行的宇宙微波背景第三和第四阶段调查预计将提供前所未有的精确宇宙微波背景数据，这些调查将产生有效分辨率接近几弧分的重构宇宙微波背景透镜图。小尺度的CMB透镜涨落在晚期密度场的非线性结构中有不可忽略的贡献。传统的两点统计（如功率谱）并不能完全表征这些波动。在这里，我们使用$N$体射线跟踪模拟CMB透镜映射检查两个高阶统计：透镜收敛一点概率分布函数（PDF）和峰值计数。我们表明，这些统计数据包含了两点函数没有捕获的重要信息，并为正在进行的第三阶段先进阿塔卡马宇宙学望远镜（AdvACT）实验提供了具体的预测。仅考虑基于温度的重建估计器，我们用AdvACT预测了这些统计量的9个$σ$（PDF）和6个$σ$（峰值）检测。我们的仿真流水线充分考虑了透镜重构噪声的非高斯性，这是重要的，不能忽视。与单独使用功率谱相比，结合功率谱、PDF和AdvACT的峰值计数将使$Ω_m$ - $σ_8$平面中的宇宙学约束收紧$\approx 30\%$。
2016-11-01 astro-ph.CO
Probing the Cosmological Principle in the counts of radio galaxies at different frequencies
根据宇宙学原理，物质在非常大尺度上的分布应该有一个与CMB对齐的运动偶极子。我们确定偶极子各向异性的射电星系的两个全天巡天计数。对于第一次，这种分析是为TGSS调查，使我们能够检查在低和高频率的无线电偶极子的一致性，通过比较结果与著名的NVSS调查。我们匹配目录的通量阈值，选择通量限制以最大限度地减少系统性，并采用严格的掩蔽方案。我们发现偶极子的方向是在良好的协议，彼此和CMB偶极子。为了比较偶极子的振幅与理论预测，我们产生对数正态实现集。我们的实现包括理论上的运动学偶极子，星系团，泊松噪声，模拟红移分布，适合NVSS和TGSS源计数，并在流量校准的误差。NVSS测得的偶极子比模拟数据预测的大$\sim\!2$倍。对于TGSS，偶极子几乎是$\sim\! 5$倍大于预测，即使在检查的完整性和考虑到错误的源通量和通量校准。进一步的工作是需要了解的性质的系统，这是可能的原因，异常大的TGSS偶极子振幅。
2018-04-10 astro-ph.CO
Void Number Counts as a Cosmological Probe for the Large-Scale Structure
本文提出将空洞数目计数（VNC）作为宇宙学探针，利用CSST模拟光谱巡天数据在六个红移区间约束宇宙学参数，证明其约束能力与空洞尺寸函数方法相当，可用于研究大尺度结构。
2024-09-05 astro-ph.CO
Properties of Long Gamma Ray Burst Progenitors in Cosmological Simulations
利用结构形成和星系演化的宇宙学模拟研究了长伽马射线暴（LGRB）的起源。LGRB是早期宇宙中恒星演化的潜在示踪剂。我们开发了一个蒙特卡罗数值代码，产生耦合到宇宙学模拟的LGRB。这些模拟使我们能够自洽地跟踪星系的运动。我们模拟的LGRB和它们的宿主星系的可探测性，以便与高能卫星获得的观测数据的结果进行比较。我们的代码还包括在观测到的LGRB率的随机效应。
2014-07-01 astro-ph.CO
Cosmological Simulation for Fuzzy Dark Matter Model
模糊暗物质（FDM），受到弦论的启发，最近成为暗物质的热门候选者。FDM的静止质量被认为是$\sim 10^{-22}$ eV，并且相应的德布罗意波是$\sim 1$ kpc。因此，FDM的量子效应在结构形成中起着重要作用。为了研究FDM模型中宇宙结构的形成，介绍了几种模拟技术。本文综述了FDM模型宇宙学模拟的现状和挑战。
2019-01-07 astro-ph.CO
Star Formation History of Dwarf Galaxies in Cosmological Hydrodynamic Simulations
我们检查过去和目前的工作在宇宙流体动力学模拟的矮星系的恒星形成（SF）的历史。从不同的数值方法得到的结果仍然有些混合，但如果我们考虑到数值和分辨率的影响，差异是可以理解的。在冷暗物质模型的宇宙学背景下，模拟矮星系后期SF历史的偶发性质仍然是一个挑战。在下一代超级计算机上采用大规模流体动力学模拟来解决矮星系SF历史的奥秘还需要做更多的工作。
2009-10-01 astro-ph.CO
StePS: A Multi-GPU Cosmological N-body Code for Compactified Simulations
我们提出了多GPU实现的STEPS（立体投影宇宙学模拟）算法与MPI-OpenMP-CUDA混合并行化和接近理想的横向扩展到多个计算节点。我们的新的放大宇宙学直接N体模拟方法模拟无限的宇宙，具有前所未有的动态范围为一定数量的内存，与传统的周期性模拟相比，其基本的几何形状和拓扑结构相匹配的观测。通过使用球形几何结构而不是周期性边界条件，并随着半径逐渐降低质量分辨率，我们的代码能够在四天内在三个计算节点上运行直径为几千兆秒差距的模拟，每个节点具有四个GTX 1080 Ti GPU，中心质量分辨率为$\sim 10^{9}M_{\odot}$。该代码还可以用于运行非常快速的模拟，具有合理的分辨率，以拟合宇宙学参数。这些模拟对于大型调查的预测需求是有用的。StepPS代码可供研究社区公开使用。
2019-03-21 astro-ph.CO
Screening vs. gevolution: in chase of a perfect cosmological simulation code
我们比较了两种相互竞争的相对论方法来模拟宇宙大尺度结构的N体。为此，采用相应的替代计算机代码（“gevolution”和“screening”），我们进行了一系列的宇宙学模拟，在不同大小的盒子和计算的功率谱的标量微扰$Φ$，框架拖曳矢量势${\bf B}$和标量模式之间的差异$χ=Φ-Ψ$。我们表明，相应的功率谱之间的比较计划是非常好的协议。例如，$Φ$的功率谱的相对差异最大为0.04%。由于受扰爱因斯坦方程在筛选方法中具有更简单的形式，因此使用此代码进行模拟消耗的计算时间更少，节省了近40%的CPU时间。
2021-06-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Constraints from applying SHAM to rescaled cosmological simulations
我们将约束的宇宙的物质密度和集群的振幅使用测量的星系两点关联函数从斯隆数字巡天（SDSS）。我们生成模型预测不同的宇宙学填充重新缩放的N体模拟与星系使用subhalo丰度匹配（SHAM）技术。用SDSS方法对一个体积有限的星系样本中亮度大于M_r = -18的两点星系关联函数进行拟合，在68%的置信度下，得到了Omega-M = 0.29 ± 0.03和sigma-8 = 0.86 ± 0.04。我们讨论和量化潜在的系统误差的来源，并得出结论，虽然有提高其鲁棒性的范围，本文提出的技术提供了一个强大的宇宙学参数，是互补的其他常用方法的低红移约束。
2013-02-04 astro-ph.CO
$\texttt{fRevolution}$ $-$ Relativistic Cosmological Simulations in $f(R)$ Gravity I: Methodology
在$\texttt{gevolution}$的基础上，提出了一种新的相对论宇宙学粒子网格程序$\texttt{fRevolution}$，旨在模拟$f(R)$引力中的非线性结构形成.我们介绍的一般框架和近似方案，以及一组方程用于解决全套的引力摄动。我们展示了一个质点场和宇宙学模拟的胡-Sawicki模型的结果，并将它们与现有的牛顿代码。我们的解决方案将在下面的论文中进行更详细的分析和讨论。
2019-07-03 astro-ph.CO
Analyzing and Visualizing Cosmological Simulations with ParaView
大规模宇宙巡天的出现--开启了精确宇宙学的时代--伴随着越来越大的宇宙学模拟。这些模拟目前包含数百亿个粒子，在不久的将来将达到万亿个粒子，对这些模拟的分析通常与首先进行模拟一样令人生畏。因此，开发结合定性和定量能力的非常有效的分析工具是一个紧迫的问题。在本文中，我们介绍了新的分析功能内实现ParaView，一个并行的，开源的可视化工具包，分析大型N体模拟。新功能包括粒子阅读器和一个非常有效的光环查找器，它可以识别朋友的光环并确定常见的光环属性。结合ParaView中已经存在的许多其他功能，例如直方图例程或Python接口，这个增强版本可以快速，交互式和方便地分析大型宇宙学模拟。此外，开发路径可用于未来的扩展。
2010-10-29 astro-ph.CO
Cosmological N-body simulations with generic hot dark matter
在宇宙学N体模拟中，我们计算了一般费米和玻色子热暗物质组分的非线性效应。对于亚电子伏特的质量，由热自由流引起的非线性功率谱抑制类似于大质量中微子，而对于大于1eV的质量，非线性相对功率抑制小于线性理论。此外，我们发现，在非线性制度，可以映射到玻色子模型，通过执行一个简单的转换。
2017-05-31 astro-ph.CO
Implementing the DC Mode in Cosmological Simulations with Supercomoving Variables
正如以前的研究所强调的那样，正确处理宇宙学模拟体积基本尺度上的密度波动-“DC模式”-对于在大于模拟盒大小10%的尺度上精确建模空间相关性至关重要。我们提供了进一步的说明的DC模式上的晕在小盒子的丰度的影响，并表明，它是直接将这种模式的宇宙学代码中使用的“supercomoving”变量。用这些变量改写的控制暗物质和重子演化的方程特别简单，而且只在泊松方程中明确地包含了膨胀因子，因此也包含了DC模的影响。
2011-04-12 astro-ph.CO
Halo Models of Large Scale Structure and Reliability of Cosmological N-Body Simulations
本文对宇宙大尺度结构的晕模型进行了批判性的研究，着重于将晕定义为冷暗物质的平滑分布。这个定义基本上是基于宇宙学N体模拟的结果。通过仔细分析晕模型和N体模拟的标准假设，并考虑到以前的宇宙网结构的自相似性的研究，我们得出结论，N体宇宙学模拟是不完全可靠的范围内出现晕的尺度。因此，要对晕有一个一致的定义，就必须要么把它们定义为具有颗粒状而不是光滑结构的任意大小的实体，要么用小尺度重子物理学来定义它们的大小。
2013-06-05 astro-ph.CO
Exploring the cosmological synergy between galaxy cluster and cosmic void number counts
本文利用大型流体动力学模拟中的星系团和空洞样本，结合暗晕质量函数与空洞尺寸函数进行贝叶斯分析，证明二者联合可将 $S_8$ 约束精度提升约60%，是检验宇宙学模型的有力互补探针。
2023-04-17 astro-ph.CO
Galaxy cluster number count data constraints on cosmological parameters
[摘要]我们使用大质量星系团的数据（在$R_{\rm cluster} = 1.5 h^{-1}\Mpc$的共动半径内的$M_{\rm cluster} > 8 \times 10^{14} h^{-1} M_\odot$）在红移范围$0.05 \lesssim z \lesssim 0.83$内，同时对非相对论性物质密度参数$Ω_m$、质量波动的幅度$σ_8$、密度扰动的幂律谱的指数$n$和哈勃常数$H_0$施加约束，以及光滑暗能量分量的状态方程参数$(w_0,w_a)$。这是第一次，我们适当地考虑到红移和宇宙学的相关集群物理量的依赖：临界密度对比，增长因子，质量转换因子，维里过密度，维里半径，最重要的是，来自观测温度数据的集群数量计数。我们表明，与以前的分析相反，集群数据本身更喜欢低的质量波动，$σ_8 \leq 0.69 (1σC.L.)$的振幅值，和大量的非相对论性物质，$Ω_m \geq 0.38 (1σC.L.)$，在轻微的张力与$Λ$ CDM和谐宇宙学模型，虽然结果是兼容的$Λ$ CDM在$2σ$。此外，我们推导出一个$σ_8$规范化关系，$σ_8 Ω_m^{1/3} = 0.49 \pm 0.06 (2σC.L.)$。
2012-10-31 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
Galaxy Formation Efficiency and the Multiverse Explanation of the Cosmological Constant with EAGLE Simulations
极早期宇宙的模型，包括暴胀模型，被认为会产生具有不同基本常数和宇宙参数值的不同宇宙域。利用Eagle合作组的宇宙流体动力学模拟程序，我们研究了宇宙学常数对星系和恒星形成的影响。我们模拟的宇宙的宇宙学常数的值范围从Lambda = 0到Lambda_0 = 300，其中Lambda_0是我们宇宙中的宇宙学常数的值。由于我们宇宙中的恒星形成速率在t = 3.5 Gyr时达到峰值，在加速膨胀开始之前，即使λ增加一个数量级，对恒星形成历史和宇宙效率的影响也很小。我们使用我们的模拟来预测观测值的宇宙学常数，给定的措施的多重宇宙。宇宙学常数能否被成功预测，关键取决于测量。宇宙学常数对宇宙结构形成的影响似乎并不是一个足够尖锐的λ函数来单独解释它的观测值。
2018-04-09 astro-ph.CO
Testing the speed of gravitational waves over cosmological distances with strong gravitational lensing
探测引力波和光的相对速度是对广义相对论和其他引力理论的重要检验。测量引力波和电磁波的到达时间可以用来测量相对速度，但前提是光子和引力波的发射之间的内在时滞是很好理解的。在这里，我们提出了一种方法，不做这样的假设，使用未来的强透镜GW事件和EM对应物; Biesiada等人预测，爱因斯坦望远镜每年将观察到50-100强透镜GW事件。如果在观测伽马射线暴监测器的视场内观测到高能EM对应物，则单个强透镜GW事件将在$10^{-7}$水平上对GW和光的速度比产生鲁棒约束。
2017-01-24 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmological Simulations of Galaxy Formation
在过去的几十年里，对星系形成的宇宙学模拟有助于推进我们对宇宙结构和星系形成的理解。这些模拟遵循星系的非线性演化，在巨大的尺度范围内模拟各种物理过程。更好地理解与塑造星系相关的物理学，改进的数值方法和增加的计算能力，导致模拟可以再现大量观测到的星系特性。现代模拟从定义明确的初始条件开始，在膨胀的时空中模拟暗物质、暗能量和普通物质。普通物质的建模是最具挑战性的，因为影响这一物质成分的大量物理过程。宇宙学模拟也被证明有助于研究其他宇宙学模型及其对星系群的影响。本文简要介绍了星系形成的宇宙学模拟方法及其不同的应用。
2019-12-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological constraints from Subaru weak lensing cluster counts
我们目前的结果弱透镜集群计数从11平方度SuprimeCam数据。虽然面积比以前处理弱透镜峰值统计的工作小得多，但可用于弱透镜分析的星系的数量密度大约是那些的两倍。较高的星系数密度降低了弱透镜质量图中的噪声，从而增加了由于大质量星系团而导致的透镜信号峰值的信噪比。这使得我们能够通过采用高阈值S/N来构造弱透镜选择聚类样本，使得由于假信号引起的污染率很小。我们发现6个峰的S/N>5。对于所有的峰值，以前确定的星系团是在1弧分的分离匹配，表现出良好的对应关系的峰值和星系团之间。我们使用模拟弱透镜数据评估统计误差，并且发现在9.0平方°的有效区域中Npeak=6+/-3.1。我们比较了测量的弱透镜团簇计数与基于晕模型的理论模型预测，并将约束放置在Omega_m-sigma_8平面上，发现这与当前标准的LCDM模型一致。结果表明，弱透镜团数对σ_8-c_0平面具有唯一的约束，其中c_0是暗物质晕质量-浓度关系的归一化。最后，我们讨论了正在进行的/未来的宽视场光学星系调查的前景。
2015-03-06 astro-ph.CO
Constraining cosmological parameters from N-body simulations with Bayesian Neural Networks
在本文中，我们使用的Quijote模拟，以提取宇宙学参数通过贝叶斯神经网络。这类模型具有显著的不确定性估计能力，这是精确宇宙学时代的终极目标之一。我们证明了BNN的优势，从模拟中提取更复杂的输出分布和非高斯信息。
2021-12-22 astro-ph.CO stat.ML
Red Galaxies from Hot Halos in Cosmological Hydro Simulations
我强调三个结果，从宇宙学流体动力学模拟产生一个现实的红色序列的星系：1）主要的星系合并不负责关闭恒星形成和形成红色序列。在炎热的光环下挨饿是。2)大质量星系在被淬灭后会大幅增长（大约是质量的2倍），主要是通过较小的（1：5）合并。3)热晕淬火自然解释了为什么星系是红色的，当它们（a）是大质量的或（b）生活在稠密的环境中。
2012-10-17 astro-ph.CO
The shrinking domain framework I: a new, faster, more efficient approach to cosmological simulations
新一代宽视场星系巡天的出现使得大型N体宇宙学模拟成为必要之恶。虽然自80年代首次计算以来，宇宙学模拟代码已经发展了很多，但生成与大型调查相关的数据的计算要求仍然具有挑战性。我们提出了一种替代方法，可以加快这些模拟。该框架是基于这样的想法，即减少积分区域的大小，遵循红移为零的观察者的光锥，从而只模拟宇宙中可以观察到的部分。一个可能的实现这个框架，以及测试其准确性和性能。这些基于保守假设的简单测试表明，新框架相对于通常方法的速度提高了三倍。
2017-09-14 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Merger and non-merger galaxy clusters in cosmological AMR simulations
目的：讨论激波、宇宙射线加速和湍流对宿主团动力学状态的依赖性。方法：我们使用网格代码ENZO 1.5进行宇宙学模拟，并采用了专门针对团簇体积中产生的高分辨率冲击和湍流而定制的网格细化方案。结果如下：当一些重要的属性，连接到集群中的非热活动，合并后，合并和放松系统进行比较时，发现相当大的差异。
2011-01-13 astro-ph.CO
Newtonian kinematical backreaction in cosmological $N$-body simulations with Delaunay Tesselation: "zero test" and scale dependence
不均匀性的反作用描述了不均匀结构对宇宙平均性质的影响。我们调查这种方法通过测试的一致性宇宙学$N$体模拟的非线性结构的演变。使用Delaunay镶嵌场估计（DTFE），我们计算的运动学的反作用$Q$从模拟不同的尺度，以衡量有多少$N$体模拟应纠正这种效果。这是创建完全相对论性和非均匀$N$体模拟的第一步。在本文中，我们比较了DTFE中可用的插值技术，并说明了$Q$作为长度尺度的函数的统计依赖性。
2016-04-03 astro-ph.CO
UltraDark.jl: A Julia package for simulation of cosmological scalar fields
本文介绍 Julia 软件包 UltraDark.jl，它通过数值求解 Gross-Pitaevskii-Poisson 方程，为研究暗物质与宇宙初始条件相关的宇宙学标量场动力学提供开放、高效且易用的模拟工具。
2024-05-07 astro-ph.CO
Combined analysis of galaxy cluster number count, thermal Sunyaev-Zel'dovich power spectrum, and bispectrum
Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应是宇宙结构演化的强有力的探测器，因此对宇宙学参数$σ_8$和$Ω_m$高度敏感，尽管它的能力受到当前星系团质量校准不确定性的阻碍。在这项分析中，我们重新审视这些宇宙学参数的约束，以及流体静力学质量的偏差，通过执行（一）一个强大的估计的tSZ功率谱，（二）一个完整的建模和分析的tSZ双谱，和（iii）一个综合分析的星系团数计数，tSZ功率谱，和tSZ双谱。从该分析中，我们导出最终约束$σ_8 = 0.79 \pm 0.02$、$Ω_{\rm m} = 0.29 \pm 0.02$和$(1-b) = 0.71 \pm 0.07$。与数值模拟和基于弱透镜效应的估计相比，这些结果有利于流体静力学质量偏差的高值。此外，他们是一致的，与以前的tSZ分析，CMB派生的宇宙学参数，和辅助估计的流体静力学质量偏差。
2017-01-31 astro-ph.CO
