Constraints on cosmological parameters from the EBL attenuation of VHE spectra of extragalactic sources
河外背景光(EBL)通过对产生导致河外源VHE光谱的衰减。衰减量取决于源的距离,即取决于VHE光子所采用的视线路径上的积分。视线路径的计算,取决于宇宙学参数的值和这些参数的演变。随着最近观测到的较低EBL水平的迹象和拟议的未来切伦科夫实验的更高灵敏度,将有可能探测到更高的红移源。我们研究了河外源的EBL衰减是否足够敏感,从而对宇宙学参数施加约束。
2009-08-31 astro-ph.CO
Inner structure of dark matter halos at high $z$ in cosmological models with non-power-law primordial spectra
本文研究了三个非幂律原初谱宇宙学模型中暗物质晕的密度分布,发现其仍接近Navarro-Frenk-White分布,且最内层斜率随$z$的演化可用于区分宇宙学模型。
2024-11-12 astro-ph.CO
CMB power spectra and cosmological parameters from Planck PR4 with CamSpec
本文给出了从宇宙微波背景的普朗克PR4(NPIPE)图导出的角功率谱和宇宙学参数约束。NPIPE由普朗克合作组织于2020年发布,是一种新的处理管道,用于从普朗克数据中生成校准的频率图。我们已经创建了新版本的CamSpec可能性使用这些地图,并将其应用于约束LCDM和单参数扩展。我们发现NPIPE和普朗克2018地图在参数水平上具有很好的一致性,表明普朗克宇宙学对地图制作中的实质性变化具有鲁棒性。NPIPE的较低噪声导致约10%的约束更严格,并且我们看到更小的误差条和向LCDM值的偏移,包括Omega_K和A_Lens。
2022-11-11 astro-ph.CO
Cosmological parameters, shear maps and power spectra from CFHTLenS using Bayesian hierarchical inference
我们应用两个贝叶斯层次推理方案来推断剪切功率谱,剪切图和宇宙学参数的CFHTLenS弱透镜调查-这种方法的数据的第一次应用。在第一种方法中,我们通过Gibbs抽样对剪切图和功率谱的联合后验分布进行抽样,并采用极小模型假设。在第二种方法中,我们的剪切映射和宇宙学参数的联合后验抽样,提供了一个新的,准确的和原则性的方法来推断宇宙学参数从宇宙剪切数据。作为第一个演示的数据,我们进行了2-bin层析分析,以约束宇宙学参数和调查的可能性测光红移偏差的CFHTLenS数据。在基线$Λ$ CDM模型下,我们限制了$S_8 = σ_8(Ω_\mathrm{m}/0.3)^{0.5} = 0.67 ^{\scriptscriptstyle+ 0.03 }_{\scriptscriptstyle- 0.03 }$ $(68\%)$,这与之前的CFHTLenS分析一致,但与普朗克的分析相矛盾。加入中微子质量作为一个自由参数,我们能够约束$\sum m_ν< 4.6\mathrm{eV}$(95%)单独使用CFHTLenS数据。包括一个线性红移依赖的光$z$偏置$Δz = p_2(z - p_1)$,我们发现$p_1=-0.25 ^{\scriptscriptstyle+ 0.53 }_{\scriptscriptstyle- 0.60 }$和$p_2 = -0.15 ^{\scriptscriptsty…
2017-05-09 astro-ph.CO
{\sc SimBIG}: Cosmological Constraints using Simulation-Based Inference of Galaxy Clustering with Marked Power Spectra
本文首次将标记功率谱与SimBIG仿真推断框架结合,分析BOSS星系数据,在σ8约束上比传统功率谱方法提升1.2倍。
2024-04-05 astro-ph.CO
Implementing spectra response function approaches for fast calculation of power spectra and bispectra
次领先阶和次领先阶宇宙大尺度结构的微扰理论为我们提供了在轻度非线性区亚百分水平上的宇宙统计预言。然而,它用于从光谱测量中推断宇宙学参数,受到了对大量参数进行预测的计算成本的阻碍。为了减少代码的运行时间,我们提出了一个快速的计划,在正则化扰动理论方法的背景下,并将其应用于功率谱在2-循环水平和双谱在1-循环水平,包括合并的影响。该方法利用泰勒展开的功率谱作为基准点周围的线性功率谱的函数,在该基准点处执行和制表的微扰图的昂贵的直接评估。计算任意宇宙学参数的预测光谱只需要一维积分,可以在几分钟内完成。这使得该方法适用于宇宙学参数推断的马尔可夫链蒙特卡罗分析。
2021-10-29 astro-ph.CO
A cosmological full-shape power spectra analysis using pre- and post-reconstructed density fields
本研究提出联合分析BAO重建前后及互功率谱,在SPT框架下单圈水平建模,将参数约束改善11%-16%,FoM提升10.5%,实现更精确的宇宙学参数估计。
2025-04-21 astro-ph.CO
Extracting high-order cosmological information in galaxy surveys with power spectra
本文提出联合分析重建前后星系样本的功率谱,以高效提取超出2点统计的高阶宇宙学信息,相比单独分析任一样本带来信息增益,为约束宇宙学模型提供了便捷途径。
2024-04-09 astro-ph.CO
A direct probe of cosmological power spectra of the peculiar velocity field and the gravitational lensing magnification from photometric redshift surveys
物质的宇宙学特有的速度场(与纯哈勃流的偏差)携带着关于暗能量、暗物质和大尺度引力基础理论的重要信息。星系的特殊运动导致观测到的星系红移z与相应的宇宙学红移z_cos之间存在系统偏差。本文提出了一种基于星系红移和视星等m(或等效通量)的观测来估计奇特速度场角功率谱的新方法。这种方法利用了这样一个事实,即星系的z_cos和m之间的平均关系可以从所有星系的红移星等调查。在给定星系星等的情况下,z_cos(m)关系式给出的宇宙学红移,对于像欧几里得(z<~2时约10^9个星系)这样的观测,其1-sigma误差为sigma_z~0.3,并且可以用来约束具有高信噪比的z-z_cos(m)角功率谱。在对应于l<~15的大角间距处,我们获得了对特有速度场的功率谱的显著约束。在15<~l<~60时,由引力透镜放大率引起的z_cos(m)关系中的星等变化占主导地位,使我们能够探测引力位的视线积分。与光度函数中的环境依赖性相关的影响可以很容易地计算,并且可以从估计的功率谱中去除它们的污染。z~1处的组合速度谱和透镜功率谱的振幅可以以<~5%的准确度测量。
2013-01-16 astro-ph.CO
The Distribution of Satellites Around Central Galaxies in a Cosmological Hydrodynamical Simulation
观测表明,卫星星系的空间分布不是随机的,而是与中央星系(CG)的主轴对齐。对齐的强度取决于卫星和中心的属性。使用无耗散N体模拟的理论研究受到其无法直接预测CG形状的限制。利用流体动力学模拟,包括气体冷却,恒星形成,和反馈,我们进行了星系的排列及其依赖于直接从模拟预测的星系属性的研究。我们发现,观测到的对齐信号是很好的产生,因为是颜色依赖:红色的卫星和红色的中心都显示出更强的对齐比他们的蓝色同行。红色卫星排列更紧密的原因是它们中的大多数停留在暗物质晕的内部区域,在那里CG的形状更好地跟踪了暗物质的分布。的颜色的CG上的对齐的依赖性来自晕质量的依赖性,因为中央恒星组件和内部晕的形状之间的对齐随着晕质量的增加。我们还发现,卫星的排列是最强烈地依赖于它们的金属丰度,这表明卫星的金属丰度,而不是颜色,是一个更好的示踪小尺度上的星系排列。这可以在未来的观察性研究中进行测试。
2014-08-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Angpow: a software for the fast computation of accurate tomographic power spectra
星系的统计分布是约束宇宙学模型和引力的有力探针。特别是物质功率谱$P(k)$带来了宇宙学距离演化和星系聚类的信息。然而,从星系目录中建立$P(k)$需要一个宇宙学模型来将天空中的角度和红移转换为距离,这导致了将数据与其他宇宙学模型预测的$P(k)$进行比较时的困难,以及LSST等测光调查。位于红移$z_1$和$z_2$处的两个仓之间的角功率谱$C_\ell(z_1,z_2)$包含与物质功率谱相同的信息,不受任何宇宙学假设的影响,但是从$P(k)$预测$C_\ell(z_1,z_2)$在精确执行时是昂贵的计算。Angpow软件旨在快速准确地计算红移仓之间的自动($z_1=z_2$)和交叉($z_1 \neq z_2$)角功率谱。我们描述了开发的算法,基于Chebyshev多项式的基础上的发展和Clenshaw-Curtis求积方法。我们用其他代码验证了结果,并对性能进行基准测试。Angpow是灵活的,可以处理任何用户定义的功率谱,传递函数和红移选择窗口。该代码是足够快的程序中嵌入探索大的宇宙学参数空间,通过$C_\ell(z_1,z_2)$与数据的比较。我们强调,林伯的近似,经常用来加快计算,给出错误的$C_\ell$值的互相关。
2017-06-17 astro-ph.CO
Cosmological Prediction of the Void and Galaxy Clustering Measurements in the CSST Spectroscopic Survey
本研究针对中国空间站望远镜光谱巡天,利用模拟数据和分水岭算法识别虚空,提出简化的功率谱理论模型,结合MCMC方法实现宇宙学参数约束,联合约束精度较仅用星系功率谱提升约20%。
2024-10-31 astro-ph.CO
Cosmological Hydrodynamic Simulations with Suppressed Variance in the Lyman-$α$ Forest Power Spectrum
我们测试了一种方法,以减少不必要的样本方差时,预测莱曼- $α$(ly $α$)森林功率谱宇宙流体动力学模拟。样本方差的产生是由于大尺度模式的稀疏采样,并通过非线性引力演化传播到小尺度。为了解决这个问题,我们生成初始条件,其中密度扰动幅度{ \it固定}到系综平均功率谱-并且在具有完全相反相位的{ \it对}中生成。我们运行$50$这样的模拟($25$对),并通过测量在红移$z=2$,3和4的LY $α$ 1D和3D功率谱,比较它们的性能对$50$标准模拟。这两个集合都使用$40$ Mpc/h的周期盒,其中包含暗物质和气体的$512^3$粒子。作为一个典型的例子,改进,波数$k=0.25$ h/Mpc在$z=3$,我们发现的1D和3D功率谱的估计收敛$34$和$12$倍更快的配对固定合奏相比,一个标准的合奏。我们的结论是,通过减少所需的计算时间,以达到固定的预测功率谱的准确性,该方法释放资源的探索不同的热和宇宙学参数-最终允许提高精度和准确性的统计推断。
2018-11-14 astro-ph.CO
A Comparative Analysis To Deal With Missing Spectral Information Caused By RFI In Cosmological HI 21CM Observations
研究了射频干扰(RFI)切除对宇宙学\hi 21 cm功率谱估计的影响.标记受RFI污染的通道会导致仪器带通响应的不均匀采样。因此,从频域到延迟域的频率的傅立叶变换(FT)污染了较高的无前景延迟模式,并且将频谱波动的\hi \信号与频谱平滑的前景分离变得具有挑战性。我们做了两个算法之间的比较分析,一维CLEAN和最小二乘谱分析(LSSA),这已经被广泛使用的文献中解决这个问题。我们测试这些算法使用模拟SKA-1低观测存在不同的RFI标记的情况下。我们发现,在存在随机标记的数据,这两种算法表现良好,可以减轻前景泄漏问题。但是,CLEAN无法限制存在周期性和周期性加宽带RFI标记的前景泄漏,并对估计的功率谱产生额外的偏差。然而,LSSA可以限制这些RFI标记场景的前景泄漏,并给出\hi \ 21 cm功率谱的无偏估计。我们还将这些算法应用到升级的GMRT观测中,发现CLEAN和LSSA在此观测数据集存在现实的随机标记情况下给出了一致的结果。这种比较分析表明,这两种算法的有效性和鲁棒性估计的\hi \ 21厘米功率谱的数据集受不同的RFI的情况。
2022-03-09 astro-ph.CO
Cosmological Measurements from Angular Power Spectra Analysis of BOSS DR12 Tomography
我们通过分析重子振荡光谱巡天DR 12星系的角功率谱来约束宇宙学参数,这是一个光谱跟踪,大约有130万个SDSS星系超过9,376度$^2$,有效体积为$\sim 6.5$(Gpc $h^{-1}$)$^3$,在红移范围$0.15 \leq z < 0.80$。我们将该样本分成13个层析箱($Δz = 0.05$);使用伪$C_{\ell}$估计器计算角功率谱,并使用对数正态模拟图估计协方差矩阵。从这些数据中得到的宇宙学约束与普朗克CMB实验以及JLA超新星汇编的约束相结合。考虑到$w$ CDM宇宙学模型测量的尺度高达$k_{max} = 0.07h$ Mpc $^{-1}$,我们约束一个恒定的暗能量状态方程与$\sim 4\%$错误在1- $σ$水平:$w_0 = -0.993^{+0.046}_{-0.043}$,连同$Ω_m = 0.330\pm 0.012$,$Ω_b = 0.0505 \pm 0.002$,$S_8 \equiv σ_8 \sqrt{Ω_m/0.3} = 0.863 \pm 0.016$,和$h = 0.661 \pm 0.012$。对于相同的数据集组合,但现在考虑一个$Λ$ CDM模型与大质量中微子和相同的标度切割,我们发现:$Ω_m = 0.328 \pm 0.009$,$Ω_b = 0.05017^{+0.0009}_{-0.0008}$,$S_8 …
2019-08-27 astro-ph.CO
Constraining warm dark matter with cosmic shear power spectra
假设所有的暗物质都是由光热遗迹粒子组成,我们研究了宇宙剪切对暗物质粒子质量的潜在约束。由于在这样的温暖的暗物质的情况下,我们使用的分析拟合的线性温暖的暗物质功率谱和比较(i)晕模型使用的质量函数从这些线性功率谱和(ii)分析拟合的非线性演化的线性功率谱。我们乐观地忽略了重子对这项工作的竞争效应。我们发现方法(ii)与方法(i)相比是保守的。我们使用这些方法评估宇宙学约束,边缘化超过其他四个宇宙学参数。使用更保守的方法,我们发现,一个欧几里得弱透镜调查与普朗克宇宙微波背景任务的主要各向异性的约束一起可以实现2.5千电子伏的粒子质量的下限。
2011-01-24 astro-ph.CO
Tracing the cosmological evolution of stars and cold gas with CMB spectral surveys
在LCDM宇宙学的背景下,对星系演化的完整描述需要测量整个宇宙时间内的平均恒星形成率(SFR)和冷气丰度。从CO阶梯的排放痕迹冷气体,和[CII]精细结构的排放在158微米的痕迹SFR。强度测绘是以红移为函数,而不是以单个星系为单位,来测量发射谱线的累积表面亮度。CMB光谱畸变仪器对CO和[CII]红移发射强度的平均值和各向异性都很敏感。大尺度各向异性与平均表面亮度和线亮度加权偏差的乘积成比例。这种偏差提供了星系演化与其宇宙学背景之间的联系,并且是强度映射的独特资产。交叉相关与星系红移调查允许明确的测量红移线的亮度,尽管残留的连续污染和闯入者。通过互相关测量谱线亮度也避免了宇宙方差,并提出了新的观测策略。银河系的前景发射比预期的信号大$\sim 10^3$倍,这对仪器的校准和稳定性提出了严格的要求。在一系列假设下,波段的线性组合足以清除连续谱污染,残差对仪器噪声产生适度的惩罚。对于PIXIE,$2 σ$对CO和[CII]发射的灵敏度从低红移的$\sim 5 \times 10^{-2}$ kJy/sr标度到通过再电离的~2 kJy/sr。
2017-03-22 astro-ph.CO
Optimized Multi-Frequency Spectra for Applications in Radiative Feedback and Cosmological Reionization
近年来,辐射转移算法在许多流体力学程序中的应用,使得对各种天体物理环境中反馈的研究有了显著的改进。然而,由于方法的限制和计算费用,辐射源的光谱通常仅以几个均匀间隔的离散发射频率进行采样。使用一维辐射转移计算,我们调查的差异,周围的气体性质的模型恒星和吸积黑洞所产生的完全是由于光谱离散。我们发现,即使在理想化的情况下,一个静态的和均匀的密度场,常用的离散化方案引起的中性分数和温度的误差的因素平均为2至3,并超过一个数量级在某些列密度制度。在大尺度、密集气体团和由多种化学物质组成的介质上运行的辐射反馈的后果是最严重的。我们已经开发了一种方法,用于优化构建离散光谱,并表明,对于两个测试用例的兴趣,精心选择的四箱光谱可以消除与频率分辨率的高精度的错误。将这些发现应用于早期宇宙的全三维辐射流体动力学模拟,我们发现原始恒星周围的HII区域在大小和形态上都发生了重大变化,证实了一维预测,即离散光谱能量分布可能导致介质物理性质的相当大的不准确性,因此,随后的演变和嵌入其中的物体的可观察特征。
2012-07-23 astro-ph.CO
Improved cosmological fits with quantized primordial power spectra
我们观测研究宇宙模型的基础上原始功率谱与量子化波矢。引入具有$k_0=3.225\times10^{-4}\mathrm{Mpc}^{-1}$和间距$Δk = 2.257 \times 10^{-4} \mathrm{Mpc}^{-1}$的线性量化功率谱比具有$Δχ^2 = -8.55$的一致性基线更好地拟合普朗克2018年的观测。推广了Lasenby等人的结果,我们证明了在包含暗物质和宇宙学常数的宇宙中,扰动在未来共形边界之外保持有限的要求导致了线性量子化的原始功率谱。结果发现,这种未来的共形边界量子化宇宙学的红外截止不提供与观测相容的宇宙微波背景功率谱,但未来的理论可能预测更多的观测一致的量子化谱。
2022-04-20 astro-ph.CO gr-qc
A search for cosmological anisotropy using the Lyman alpha forest from SDSS quasar spectra
宇宙学原理,宇宙学各向同性和均匀性的组合假设,支撑着大爆炸宇宙学的标准模型,我们用它来解释天文观测。本文提出了一种新的在红移范围$2<z<4$和大角度尺度上的天空各向同性的检验方法。我们使用中性氢的宇宙学分布,如探测到的Ly $α$森林对遥远的类星体。斯隆数字巡天提供了迄今为止最大的类星体光谱数据集。我们使用数据发布12和14的组合信息来选择最适合此目的的142,661个类星体样本。这些数据所涵盖的尺度超出了暴胀后的因果关系尺度,从而探索了早期宇宙的初始条件。我们确定了显着的空间相关的系统效应,可以模拟宇宙学各向异性。一旦这些系统性已经占,数据被发现是一致的各向同性,提供了一个重要的独立检查的标准模型,符合结果从宇宙微波背景数据。
2019-08-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of generalized holonomy corrections on the cosmological primordial power spectra
本文在确保变形约束代数闭合的条件下,自洽研究了广义和乐修正对微扰传播的影响,计算了原初功率谱,证明圈量子宇宙学的主要已知结果对修正细节具有稳健性。
2023-06-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Parity-Odd Power Spectra: Concise Statistics for Cosmological Parity Violation
本研究提出用于探测宇宙学宇称破缺的奇偶奇功率谱,通过非线性变换将奇偶奇三谱压缩为功率谱,具备计算快、协方差易估计、建模简单的优势,模拟验证与理论计算吻合,并探索了其扩展方向。
2024-07-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
Evidence for a cosmological effect in γ-ray spectra of BL Lacs
利用Fermi-LAT的2年星表和地面γ射线望远镜的最新观测结果,更新了GeV-TeV的河外γ射线源列表。在河外背景光吸收的背景下讨论了高能(100 MeV <E< 300 GeV)和极高能(E> 200 GeV)范围之间的光谱突变及其与距离的关系。我们使用EBL模型计算预期断裂的大小,并将其与考虑测量中的系统不确定性的数据进行比较。我们开发了一个新的贝叶斯模型来描述这个数据集,并用它来约束两个简单的模型EBL诱导的休息。
2013-03-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
High-$z$ SMBHs in Cosmological Models with Enhanced Power Spectra
本研究探讨小尺度非幂律物质扰动谱对高红移超大质量黑洞演化的影响,通过N体模拟和TRINITY模型发现,凸起谱可使大z处黑洞质量增十倍且成核更早,无需超爱丁顿吸积或重种子。
2025-08-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
DeepSSM: an emulator of gravitational wave spectra from sound waves during cosmological first-order phase transitions
针对宇宙学一阶相变声波引力波谱模拟问题,提出基于神经网络的开源模拟器DeepSSM,以增强版SSM模型数据训练,实现参数即时预测(最坏精度10%内)、高效可微分,支持直接贝叶斯推断并通过模拟LISA观测验证重建能力。
2025-08-25 astro-ph.CO hep-ph
Forecasts for cosmological measurements based on the angular power spectra of AGN and clusters of galaxies in the SRG/eROSITA all-sky survey
摘要删节。SRG轨道天文台上的eROSITA X射线望远镜在其全天巡天过程中,预计将探测到约300万个活动星系核和10万个星系团和星系群。这样一个具有红移信息的样品将为研究宇宙的大尺度结构和确定宇宙学参数打开一扇新的窗口。这项工作的目的是评估宇宙学测量的前景与eROSITA样本的活动星系核和星系团。我们假设测光红移测量eROSITA源的可用性,并探讨其质量对我们的预测的影响。我们使用红移分辨的角功率谱的对象。我们使用Fisher矩阵形式主义,并假设平坦的LambdaCDM宇宙学来预测约束功率。我们在晕模型和X射线光度函数的框架下计算了活动星系核和星系团的LSS相关特征。我们发现光度红移估计的准确性对宇宙学测量的影响比灾难性误差的分数更深远。在光度红移质量的现实假设下,宇宙学参数的边缘化误差达到1 - 10%的精度,这取决于其他实验中使用的宇宙学先验。在AGN和星系团的角功率谱中,BAO探测的统计显著性分别达到5 - 6 σ。我们的研究结果表明,eROSITA样本的活动星系核和星系团结合使用,目前可用的光度红移估计将提供宇宙学的约束,相当于专用的光学LSS调查。
2022-11-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmological implications of the composite spectra of galactic X-ray binaries constructed using MAXI data
利用MAXI -气体狭缝相机(GSC)的长期观测数据,研究了能量范围为3-20 keV的银河系X射线双星的长期平均光谱特性。利用这些长期平均谱分别构造了银河系高质量X射线双星(HMXB)和低质量X射线双星(LMXB)的合成谱。这些复合光谱可以用具有三个分量的分段幂律来经验地描述。来自HMXB的X射线被认为是再电离时期星系际介质中中性氢加热和电离的重要贡献者。使用上述经验形式的复合HMXB光谱外推到较低的能量作为输入,我们已经研究了这些源的影响,21厘米的信号使用N体模拟和一维辐射转移的输出。与先前研究中使用的具有光谱指数$α= 1.5$的幂律光谱相比,由于复合光谱导致的加热不那么不均匀。大尺度功率谱的加热峰的幅度,当绘制为红移的函数时,对于复合谱是较小的。
2019-05-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
Modifications to Cosmological Power Spectra from Scalar-Tensor Entanglement and their Observational Consequences
我们考虑了暴胀过程中标量和张量涨落的初始量子态中的纠缠效应。我们允许规范不变的标量和张量波动纠缠在初始状态和计算修改的各种宇宙学功率谱。我们计算了纠缠态的角功率谱($C_l$ 's),并讨论了在CMB数据中可能发现的信号。这种纠缠也可以打破旋转不变性,允许CMB功率谱中的一些大尺度异常可以用这种机制来解释。
2017-01-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Information in Skew Spectra of Biased Tracers in Redshift Space
提取编码在大尺度结构的高阶聚类统计中的非高斯信息是充分实现即将到来的星系巡天潜力的关键。我们调查的红移空间{ \it加权斜谱}的有偏示踪剂作为有效的估计3点聚类统计的信息内容。斜谱是通过将观测到的星系场与适当加权的平方相关来构造的。我们使用两个合成数据集进行数值Fisher预测;来自Quijote N体模拟的晕目录和来自Molino套件的星系目录。后者有助于了解边缘化的影响,在一个更复杂的物质示踪剂偏置关系。与功率谱多极子相比,我们发现斜谱大大改善了$νΛ$ CDM模型$\{Ω_m, Ω_b, h, n_s, σ_8, M_ν\}$的六个参数的约束。施加一个小规模的截止$k_{\rm max}=0.25 \, {\rm Mpc}^{-1}h$,从倾斜光谱单独的改善范围从23%到62%的Quijote晕和从32%到71%的Molino星系。与以前在相同数据和相同尺度范围上对双谱的分析相比,Quijote晕的斜谱提供了竞争性约束。相反,斜谱优于双谱的所有宇宙学参数的莫利诺目录。这可能是由于额外的各向异性信息,特别是在莫利诺样本中增强,这是由斜谱捕获,但不是由双谱捕获。我们的数值导数的稳定性分析表明,功率谱和斜谱的收敛速度相当,表明潜在的低估参数的不确定性最多30%。
2022-10-23 astro-ph.CO gr-qc
Bayesian Deep Gaussian Processes for Correlated Functional Data: A Case Study in Cosmological Matter Power Spectra
Elms College(埃尔姆斯学院);Virginia Tech(弗吉尼亚理工大学);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室);Argonne National Laboratory(阿贡国家实验室)
提出贝叶斯深度高斯过程分层模型,综合多保真度模拟数据估计物质功率谱并量化不确定性,利用基函数表示训练独立GP模拟器预测新宇宙学下的功率谱。
2026-06-08 astro-ph.CO astro-ph.IM stat.AP
Cosmological perturbations with $f(R)$ gravity scalarons : Galaxy power spectra and the scalaron mass
Gauhati University(古哈提大学);Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所)
本文研究了$ f(R) $引力理论中的宇宙扰动,通过比较星系功率谱与$ \Lambda $CDM模型的差异,探讨了标量子质量在星系和大质量黑洞尺度上的行为。
2026-05-15 astro-ph.CO gr-qc
COSMOPOWER: emulating cosmological power spectra for accelerated Bayesian inference from next-generation surveys
我们提出了$\it{CosmoPower}$,一套神经宇宙学功率谱仿真器提供的数量级加速参数估计从两点统计分析的大尺度结构(LSS)和宇宙微波背景(CMB)调查。仿真器取代玻尔兹曼代码的物质和CMB功率谱的计算,因此,他们不需要重新训练不同的选择天体物理学的滋扰参数或红移分布。在波数范围$k \in [10^{-5}, 10] \, \mathrm{Mpc}^{-1}$内,对红移$z \in [0, 5]$的物质功率谱仿真误差小于$0.4\%$。$\it{CosmoPower}$模拟CMB温度,偏振和透镜潜在的功率谱在$5σ$区域的参数空间周围的$\it{Planck}$最佳拟合值与误差$\lesssim 10\%$的预期散粒噪声为即将到来的西蒙斯天文台。$\it{CosmoPower}$被展示在来自千度巡天的宇宙剪切和星系聚类分析的联合分析上,以及在第四阶段类似$\it{Euclid}$的模拟宇宙剪切分析上。对于CMB情况,在$\it{Planck}$ 2018 CMB温度和偏振分析上测试$\it{CosmoPower}$。仿真器总是恢复基准宇宙学约束的差异小于采样噪声的后验,同时提供一个加速因子高达$O(10^4)$的完整的推理流水线。正如我们在$\it{Planck}$似然情况下所证明的那样,这种加速允许在几秒钟内恢复后验分布。$\it{CosmoPower}$完全用Pyth…
2022-01-31 astro-ph.CO astro-ph.IM
Non-equilibrium statistical field theory for classical particles: Linear and mildly non-linear evolution of cosmological density power spectra
我们使用的经典粒子的非等熵统计场论,最近开发的Mazenko和达斯和Mazenko,连同自由生成功能,我们已经推导出的点集最初在相空间中,计算功率谱的时间演化的自由理论,即忽略粒子的相互作用。我们提供的表达式考虑线性和二次动量相关性。到目前为止,这些表达式对于微观自由度的自由传播子是通用的。然后,我们专门的传播粒子在Zel'dovich近似处理的宇宙学,并表明,线性顺序的动量相关性,线性增长的宇宙学功率谱再现。二次动量相关返回的功率谱的非线性演化的第一个贡献,为此,我们推导出一个简单的封闭表达式,适用于任意波数。该表达式是初始密度功率谱与其自身的卷积,乘以模式耦合核。我们还推导出在这个理论中预期的双谱在这些近似,并表明,其连接部分几乎复制,但不完全,双谱预期在欧拉微扰理论的密度对比度。
2014-11-05 astro-ph.CO physics.class-ph
Cosmological nonlinear density and velocity power spectra including nonlinear vector and tensor modes
我们提出的领导秩序的非线性密度和速度功率谱的完整形式,以前的研究已经省略了矢量和张量型扰动同时激发的标量型扰动的非线性顺序。这些额外的贡献与纯相对论性标量扰动相当,因此在当前的和谐宇宙学范式中可以忽略不计:即,关于无压物质的密度和速度扰动在扰动制度内的物质主导的时代,我们表明,纯爱因斯坦的引力贡献出现从第三阶是完全可以忽略的(五个数量级小于牛顿的贡献)在所有的尺度。因此,我们证明,牛顿微扰理论是相当可靠的计算的振幅的物质波动,即使在宇宙学的精确时代。因此,除了在早期阶段产生的初始条件之外,与解释观测数据相关的另一个相对论效应必须是在将星系映射到观测坐标时发生的投影效应。
2016-04-21 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological consequences of statistical inhomogeneity
本文研究了宇宙学扰动空间依赖均值对统计均匀性及遍历性的否定,利用相干态构造原初均值并分析功率谱与双谱,发现当前数据不支持大尺度原初均值且受 Planck 限制,小尺度可通过未来 CMB $μ$-畸变检验。
2025-01-24 astro-ph.CO gr-qc
Evaluating quenching in cosmological simulations of galaxy formation with spectral covariance in the optical window
本研究提出一种基于光谱协方差的模型无关方法,通过对比真实星系与 EAGLE 和 Illustris TNG100 模拟的光谱,评估了模拟在星系形成与淬灭机制(特别是 AGN 反馈与黑洞播种)上的表现。
2025-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Testing the wavelength dependence of cosmological redshift down to $Δz \sim 10^{-6}$
标准宇宙学模型的核心假设是遥远星系的红移与光子波长无关。这种宇宙学红移随波长的不变性通常在所有星系的光谱中发现,其精度为$Δ$ z~10 $^{-4}$。结合使用斯隆数字巡天(SDSS)的大约50万个高质量星系光谱,使我们能够探索这种不变性,使红移的标称精度达到百万分之一(统计)。我们的分析是在红移区间0.02<z<0.25上进行的。我们使用3700- 6800静止坐标系光学窗口上的谱线的质心。我们没有发现蓝边和红边之间的红移有任何差异,在z<0.1时精确到10 $^{-6}$,在0.1<z<0.25时精确到10 $^{-5}$(也就是说,至少比单个星系光谱好一个数量级)。这是第一次在这个精度水平上在宽光谱窗口上证实了(1+z)红移定律的波长无关性。这一结果与星系的恒星星族及其运动学性质无关。该结果对于波长校准问题也是鲁棒的。有限的光谱分辨率(R~2000)的SDSS数据与观察到的restframe中的光谱特征的非对称波长采样,由于(1+z)拉伸的线阻止我们的方法,以达到精度高于10 $^{-5}$,在z>0.1。未来限制这一定律的尝试将需要更高分辨率(R> 10,000)的高质量星系光谱。
2016-05-30 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Axion production and CMB spectral distortion in cosmological tangled magnetic field
在复合时期之前,由于纠缠磁场中的光子-轴子混合和磁场阻尼而产生的轴子产生可以产生宇宙微波背景(CMB)光谱失真。特别是,这两个过程的贡献CMB $μ$失真的情况下,共振光子轴子混合的研究。假设磁场功率谱近似为幂律$P_B(k)\propto k^n$,谱指数为$n$,结果表明,对于磁场截止尺度$172.5$ pc $\leq λ_B\leq 4\times 10^3$ pc,轴子对CMB $μ$畸变的贡献小于宇宙等离子体中磁场阻尼的贡献.利用COBE上限对$μ$和磁场尺度的$λ_B\simeq 415$ pc进行了研究,发现了DFSZ轴子模型和轴子质量$m_a\geq 2.6\times 10^{-6}$ eV的磁场强度($B_0\leq 8.5\times 10^{-8}$ G)比其它研究的极限弱10倍,并对PIXIE/PRISM对$μ$的预期灵敏度进行了预测.
2015-08-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
The relation between gas density and velocity power spectra in galaxy clusters: qualitative treatment and cosmological simulations
我们只使用等离子体密度波动的信息,这可以测量钱德拉和XMM-牛顿天文台今天的ICM速度场的功率谱评估的问题。我们认为,对于松弛的集群有一个线性关系的均方根密度和速度波动范围内的尺度,从最大的,其中运动主要是由浮力,到小,湍流尺度:$(δρ_k/ρ)^2 = η_1^2 (V_{1,k}/c_s)^2$,其中$δρ_k/ρ$是在波数$k$处的密度扰动的谱振幅,$V_{1,k}^2=V_k^2/3$是速度场的均方分量,$c_s$是声速,并且$η_1$是一阶单位的无量纲常数。利用松弛星系团的宇宙学模拟,我们校准了这个关系,并找到了$η_1\approx 1 \pm 0.3$。我们认为,这个值是在大尺度上由浮力物理,而在小尺度上的密度和速度功率谱是成比例的,因为前者是一个被动标量平流由后者。这打开了一个有趣的可能性,使用气体密度功率谱作为一个代理的速度功率谱在轻松的集群,在广泛的尺度。
2014-04-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Disentangling mass spectra of multiple fields in cosmological collider
本文研究了压缩极限下具有哈勃尺度质量的多个标量场(标量等曲率场)对暴胀双谱的影响,特别关注了如何解开这类场的质量谱的问题。我们考虑两个等曲率几乎退化的质量和一个暴胀子耦合到两个等曲率作为一个例子。我们发现,与近简并质量相关的特征出现在双谱的振荡部分,这是由一个波形与特定的波长大致由质量差的倒数。这种具有相对较长波长的波形可以容易地识别,并且对于解开几乎简并的质谱是有用的。这种情况与地球上对撞机实验的情况形成鲜明对比,在那里,需要非常精确的能量分辨率对应于质量差,以解开几乎简并的质谱。因此,如果未来的观测能够在原始曲率扰动的双谱中检测到这种特征,就可以证明哈勃尺度附近简并多重粒子的存在,并解决它们的质量简并问题。
2021-04-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
All Tree-Level Massive Cosmological Correlators via Spectral Gluing
Max Planck Institute for Physics, Werner-Heisenberg-Institut(马克斯·普朗克物理研究所,维尔纳·海森堡研究所);Max Planck-IAS-NTU Center for Particle Physics, Cosmology and Geometry(马克斯·普朗克-IAS-南洋理工大学粒子物理、宇宙学与几何中心)
研究大质量宇宙学关联函数,利用谱表示和谱胶合算法计算其树级关联函数,揭示其潜在数学结构,发现广义超几何函数中的神奇恒等式,展现隐藏简单性并暗示内在几何原理。
2026-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A Faster Fourier Transform? Computing Small-Scale Power Spectra and Bispectra for Cosmological Simulations in $\mathcal{O}(N^2)$ Time
我们提出了宇宙学模拟中小尺度功率谱和双谱的$\mathcal{O}(N^2)$估计。与传统方法相结合,这些方法允许在大范围的尺度上有效地计算光谱,比单独基于快速傅立叶变换的方法需要少几个数量级的计算时间。这些方法适用于任何示踪剂,模拟粒子,晕或星系,并利用简单的几何形状的盒子和周期性,以消除几乎所有的依赖于大型随机粒子目录。通过在配置空间中工作,功率谱和双谱都可以通过直到某个半径的粒子对的加权和来计算,这可以在较大的$k$下减少,从而导致在小尺度上具有降低的复杂度的算法。这些不受混叠或散粒噪声的影响,允许将光谱计算为任意大的波数。估计严格推导和测试模拟,并讨论其协方差。附带的代码HIPSTER已经公开发布,其中包含了这些算法。这样的估计量将是很大的使用在大型高分辨率模拟集的分析。
2021-01-19 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Conditional variational autoencoders for cosmological model discrimination and anomaly detection in cosmic microwave background power spectra
Liaoning Key Laboratory of Cosmology and Astrophysics, College of Sciences, Northeastern University(东北大学理学院天体物理与宇宙学辽宁省重点实验室);International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学亚太理论物理中心);Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe (Beijing/Hangzhou), University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学太极引力波宇宙实验室(北京/杭州));MOE Key Laboratory of Data Analytics and Optimization for Smart Industry, Northeastern University(东北大学教育部智能制造数据分析与优化重点实验室);National Frontiers Science Center for Industrial Intelligence and Systems Optimization, Northeastern University(东北大学国家工业智能与系统优化前沿科学中心)
该研究提出参数条件变分自编码器(CVAE),可实现宇宙微波背景功率谱的可解释压缩、快速诊断及异常检测,将MCMC运行时间从约40小时缩短至约2分钟,支持超出$\u039b$CDM的宇宙学模型区分。
2026-08-11 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc