Fisher Score Matching for Simulation-Based Forecasting and Inference
本文提出利用得分匹配估计 Fisher 得分，通过潜在参数模型和神经网络训练，在玩具模型和宇宙学模拟中验证了方法的有效性，扩展了不可微模拟模型的预测与推断能力。
2025-07-10 astro-ph.CO astro-ph.IM
Fisher matrix forecasts on the astrophysics of galaxies during the epoch of reionisation from the 21-cm power spectra
本研究利用Fisher矩阵与MERAXES模型，结合未来SKA的21厘米功率谱模拟观测及紫外光度函数等数据，对再电离时期首批星系的关键天体物理参数实现了高精度约束预测。
2023-08-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fisher Matrix Optimization of Cosmic Microwave Background Interferometers
本文描述了一种预测宇宙微波背景（CMB）辐射偏振干涉测量误差的方法，该方法基于由可见度协方差和关系矩阵计算的Fisher矩阵。除了噪声和样本方差之外，该方法还可以通过计算增强的Fisher矩阵来解释多种系统误差，该矩阵包括表征仪器的参数以及待估计的宇宙学参数。该方法示出的例子中的增益误差和误差的偏振器的方向。增广Fisher矩阵方法适用于CMB干涉测量以外的更广泛的问题。
2016-01-22 astro-ph.CO
Breaking the spell of Gaussianity: forecasting with higher order Fisher matrices
我们提出了用于重建和预测后验的新方法DALI（似然导数逼近）。DALI扩展了Fisher矩阵形式主义，但允许更广泛的后验形状。虽然Fisher矩阵形式主义仅限于产生椭球置信轮廓，但我们的方法可以再现已知后验的经常观察到的弯曲，变形或弯曲形状。形状保真度的这种增益是通过将后验扩展到关于参数的导数的高阶来获得的，使得考虑到参数空间中的非高斯性。由此产生的扩展是正定的，并且在每一阶都是可正规化的。在这里，我们提出了新的技术，突出其优点和局限性，并显示了一个有代表性的应用程序后的暗能量参数从超新星的测量。
2020-02-06 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
Stabilizing simulation-based cosmological Fisher forecasts: a case study using the Voronoi volume function
Inter-University Centre for Astronomy & Astrophysics（大学间天文与天体物理中心）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
本文提出了一种稳定化模拟基于宇宙 Fisher 预测的框架，通过优化摘要统计量子集提高约束能力并增强预测稳定性。
2026-02-05 astro-ph.CO
CMB B-mode non-Gaussianity: optimal bispectrum estimator and Fisher forecasts
即将到来的宇宙微波背景（CMB）数据可以用来探索谐波3点函数，涉及的CMB偏振信号的B模式分量。我们专注于描述B模场与CMB温度各向异性（T）和/或E模偏振（即，和）的非高斯相关的双谱<TTB><EEB><TEB>。这种双谱探测违反张量一致性关系：宇宙学关联函数的模型独立行为，涉及一个大波长张量模式（引力波）。观测到的张量一致性关系的破坏将排除大量的暴胀模型。我们描述了一个泛化的小松-Spergel-Wandelt（KSW）的双谱估计，允许统计推断这种类型的原始非高斯与CMB温度和偏振各向异性的数据。广义估计与现有的KSW估计共享其统计特性，并保留了有利的数值尺度与角分辨率。在本文中，我们推导出估计量，并提出了一组Fisher预测。我们展示了预测如何与各种实验参数（例如，下限和上限角带限制）进行缩放，例如，即将到来的地面西蒙斯天文台实验和拟议的LiteBIRD卫星实验。我们评论可能的污染物，由于次级宇宙学和天体物理学的来源。
2019-11-26 astro-ph.CO
Wedge-avoidance Fisher Forecasts for Primordial Features from Dark-Ages 21-cm Power Spectrum and Bispectrum
National Astronomical Observatories, CAS（中国科学院国家天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
开发楔形感知的Fisher框架，预测月球背面阵列对振荡特征暴胀模型中原初非高斯性的约束，发现楔形回避显著削弱约束能力。
2026-10-14 astro-ph.CO
Forecasts of non-Gaussian parameter spaces using Box-Cox transformations
在天体物理学的许多领域中，利用Fisher矩阵对模型参数的统计约束进行预测的方法比比皆是。Fisher矩阵形式主义涉及参数空间中的高斯性假设，因此无法预测后验概率分布的复杂特征。结合标准的Fisher矩阵与Box-Cox变换，我们提出了一种新的方法，准确地预测任意后验形状。将Box-Cox变换应用于参数空间以使其近似多元高斯，并对变换后的参数执行Fisher矩阵计算。我们证明，Box-Cox参数已确定从初始似然评估后，该方法正确地预测后验的变化时，不同的实验设置和数据分析的各种参数，略高于标准的Fisher矩阵计算的计算成本。我们应用Box-Cox-Fisher方法预测未来弱引力透镜巡天的宇宙学参数约束。在几种情况下，物质密度参数和物质密度波动的归一化之间的特征非线性简并性被再现，并研究了弱透镜三点统计打破这种简并性的能力。后验分布的Box-Cox变换的可能应用进行了讨论，包括前景进行统计数据分析步骤中的变换高斯化参数空间。
2013-05-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
Marginalized Fisher Forecast for Horndeski Dark Energy Models
我们使用有效场论（EFT）的形式主义来预测Horndeski类的暗能量模型与未来的超新星和星系调查的约束。之前（Gleyzes { \it et al.}）通过固定所有其他参数，计算了对EFT暗能量参数的未边缘化约束（68\% CL误差$\sim 10^{-3}$ - $10^{-2}$）。我们扩展了以前的工作，允许所有的宇宙学参数和讨厌的参数变化和边缘化。我们发现，（i）对EFT暗能量参数的约束通常是恶化的边缘化后的几个因素，和（ii）对暗能量状态方程$w$的约束是不显着的EFT暗能量参数的影响。
2016-04-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmicflows 4: The Calibration of Optical and Infrared Tully-Fisher Relations
这项研究是Cosmicflows-4项目的一部分，目的是测量本地宇宙中超过10，000个螺旋星系的距离，速度高达15，000公里/秒。新的HI线宽信息主要来自Arecibo Legacy Fast ALFA调查。我们的样本星系的光度测量已经进行了光学（SDSS u，g，r，i，z）和红外（WISE W1和W2）波段。倾斜度已经确定使用一个在线的图形界面访问的公民科学家的合作。星系距离的测量是基于螺旋的旋转速率和它们的绝对光度之间的相关性，称为塔利-费舍尔关系（TFR）。在这项研究中，我们提出了TFR的校准使用子样本的~600螺旋位于20个星系团。这些可观测的颜色，表面亮度，和相对HI含量之间的相关性进行了探讨，试图减少散射的TFR的目标，获得更准确的距离。根据校准星团的距离和速度，初步确定哈勃常数为H 0 =76.0+-1.1（stat.）+- 2.3（系统）km/s/Mpc.
2020-05-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fisher matrix forecasts for astrophysical tests of the stability of the fine-structure constant
我们使用Fisher矩阵分析技术来预测精细结构常数稳定性的天体物理学测试的宇宙学影响，这些测试将由即将在VLT（定于2017年底投入使用）进行的ESTERO光谱仪进行，以及计划中的高分辨率光谱仪（目前处于A阶段）用于欧洲极大望远镜。假设没有$α$变化的基准模型，我们表明，ESTERO可以提高Eötvös参数的当前界限-量化弱等效原则的违规行为-高达两个数量级，导致更强的界限比那些预期的正在进行的测试与显微镜卫星，而从E-ELT的约束应该是有竞争力的建议STEP卫星。如果探测到$α$的变化，这些测量将进一步限制宇宙学参数，对暗能量的动力学特别敏感。
2017-04-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fisher Forecasting for the DESC with $\texttt{Augur}$
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）；Ludwig-Maximilians Universität（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Utrecht University（乌得勒支大学）；Leiden University（莱顿大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Duke University（杜克大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
研究人员开发DESC的Augur工具为LSST提供宇宙学推断的费舍尔预测，经测试其与其他方法吻合良好，还为谐波空间3×2pt研究提供建模选择诊断，将持续更新以适配DESC软件生态。
2026-09-23 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
Cosmic Flow Measurement and Mock Sampling Algorithm of Cosmicflows-4 Tully-Fisher Catalogue
对宇宙流的测量使我们能够测试宇宙学模型是否能够准确地描述附近宇宙中密度场的演化。在本文中，我们测量宇宙流场的低阶运动学矩，即整体流和剪切力矩，使用Cosmicflows-4 Tully-Fisher目录（CF 4 TF）。为了用CF 4 TF样本进行精确的宇宙学推论，制作真实的模拟星表是很重要的。提出了CF 4 TF的模拟采样算法。这些模型可以准确地实现测量几何和光度选择功能，使研究人员能够探索这些系统如何影响测量。这些模型也可以进一步用于估计功率谱和两点关联函数的协方差矩阵和误差。在本文中，我们使用模拟测试宇宙流估计，发现测量是无偏的。在局部宇宙中测量到的整体流量为376 $\pm$ 23（误差）$\pm$ 183（宇宙方差）km s $^{-1}$，深度为$d_{\text{MLE}}=35$ Mpc PDMATHAMP，朝向$(l,b)=(298\pm 3^{\circ}, -6\pm 3^{\circ})$的银河方向。所测得的体积矩和剪切矩都与一致性$Λ$冷暗物质宇宙学模型的预测相一致。
2021-09-30 astro-ph.CO
Fisher Forecasts for Primordial non-Gaussianity from Persistent Homology
我们研究了局部和等边型原始非高斯性上的大尺度结构的多尺度拓扑所建立的汇总统计量的信息含量。我们使用晕目录产生的数值N体模拟的宇宙大尺度作为代理观察到的星系。除了计算实空间中晕的Fisher矩阵外，我们还在红移空间中检查了更现实的场景。不需要采取远距离观察者近似，我们将观察者放置在盒子的一角。我们还增加了模仿光谱和光度样品的红移误差。我们进行了几个测试，以评估我们的Fisher矩阵的可靠性，包括我们的汇总统计和收敛的高斯性。我们发现在一个观测体积$1$ $($ Gpc $/h)^3$上，红移空间中的边缘化1- $σ$不确定度是$Δf_{\rm NL}^{\rm loc} \sim 16$和$Δf_{\rm NL}^{\rm equi} \sim 41 $.这些约束是弱的红移误差的影响。最后，我们推测这种方法可以通过利用（非）局部性来对抗小规模的不确定性。
2022-10-03 astro-ph.CO hep-th math.AT
Non-Gaussian forecasts of weak lensing with and without priors
假设一个类欧几里德弱透镜数据集，我们比较了不同的方法来处理其固有的参数退化。在数据分析中包含先验可能会单独屏蔽给定数据集的信息内容。然而，由于数据集的信息内容通常是用Fisher矩阵估计的，因此要添加先验，以便强制执行近似高斯似然。在这里，我们将无先验预测与使用先验的更传统的预测进行比较。我们发现强烈的非高斯似然2d弱透镜，如果没有使用先验，我们近似与DALI扩展。在没有先验的情况下，2d弱透镜似然的Fisher矩阵包括$Ω_m$和$h$的非物理值，因为它不能很好地捕获似然的形状。因此，Cramer-Rao不等式不需要应用。我们发现，DALI和蒙特卡罗马尔可夫链预测的暗能量的存在具有很高的意义，而费舍尔预测相同的数据集也允许减速膨胀。我们还发现，一个二维弱透镜分析提供了一个尖锐的下限的哈勃常数的$h > 0.4$，即使状态方程的暗能量是共同约束的数据。这不是预测的费舍尔矩阵，通常掩盖在其他作品的一个尖锐的前$h$。此外，我们发现，DALI估计数字的优点，在存在非高斯比费舍尔矩阵。我们还演示了如何DALI允许切换到一个高度弯曲的可能性与接受率$\approx 0.5$，一个有效的覆盖参数空间，数值上有效的无成本的蛙跳步骤的哈密顿蒙特卡罗采样。这表明，在需要时，可以将快速预测升级为准确预测。结果通过http://lnasellentin.github.io/DALI/的公共代码获得
2015-06-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
Beyond dark energy Fisher forecasts: how DESI will constrain LCDM and quintessence models
我们以当前的宇宙学观测为基准，从两个方面预测了暗能量光谱仪（DESI）的功率：1。标准$Λ$ CDM模型中的参数组合的约束功率的增益，以及2.重建暗能量的精粹模型。对于前一个任务，我们使用最近开发的形式主义，以提取由不同的宇宙学调查数据的组合约束的主导参数组合。对于后者，我们使用暗能量的有效场论进行非参数化的精粹重建。使用模拟DESI观测的哈勃参数，角直径距离，和增长率，我们发现，DESI将提供显着的改进，目前的数据集上的$Λ$ CDM和精华的约束。在我们的$Λ$ CDM分析中包括DESI模拟改进了对$Ω_m$、$H_0$和$σ_8$的约束，其中改进几乎完全来自角直径距离和结构测量的增长。我们的精粹重建表明，DESI将大大改善约束的范围内的精粹属性，如重建的潜力，标量场偏移，和暗能量状态方程。在存在非$Λ$ CDM信号的情况下，角直径距离测量特别受限，其中电势不能由$H_0$和$Ω_m$中的移位来解释。
2022-07-04 astro-ph.CO
Cosmology with Persistent Homology: a Fisher Forecast
本研究将持续同调应用于Quijote模拟的暗物质晕星表，通过Fisher分析发现其对多数宇宙学参数的约束优于联合功率谱与双谱统计量，二者结合可进一步提升约束能力，为该方法纳入宇宙学数据推断流程提供依据。
2024-08-26 astro-ph.CO hep-th math.AT
Fisher Forecasts for Cosmological Yields from $3\!\times\!2$pt Analysis of the Roman Space Telescope High Latitude Imaging Survey
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Stony Brook University（石溪大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）
罗马空间望远镜HLIS通过3×2pt分析预测宇宙学参数约束，利用Fisher方法评估σ_8和Ω_m的精度提升。
2026-08-28 astro-ph.CO
Fast calculation of the Fisher matrix for cosmic microwave background experiments
宇宙微波背景（CMB）辐射功率谱系数的Fisher信息矩阵是表征CMB实验信息量的一个基本量。在最一般的情况下，其精确计算与数据点N的数量的三次方成比例，因此对于最先进的调查来说，计算上是禁止的。适用于一个非常大的类别的CMB实验没有特殊的对称性，我们展示了如何计算Fisher矩阵在只有O（N^2 log N）的操作，只要逆噪声协方差矩阵可以应用到一个数据向量的时间O（l_max^3 log l_max）。这一假设是真实的一个很好的近似所有CMB数据集迄今为止。该方法考虑到常见的系统，如任意的天空覆盖和现实的噪声相关性。因此，最优二次功率谱估计也变得可行，在O（N^2 log N）的操作，这一大组的实验。我们讨论了我们的研究结果的相关性，宇宙学的其他领域，最佳功率谱估计发挥了作用。
2012-03-12 astro-ph.CO
Disentangling the anisotropic radio sky: Fisher forecasts for 21cm arrays
University of Manchester（曼彻斯特大学）；University of Western Cape（西开普敦大学）
本文提出利用21厘米阵列通过频率谱和角功率谱区分无线电天空各向异性，预测HERA阵列能区分RSB过剩与其他组件，但需RSB较亮。
2026-03-13 astro-ph.CO
From Spitzer Galaxy Photometry to Tully-Fisher Distances
本文涉及观测活动的数据发布：宇宙流与斯皮策（CFS）。介绍了构成巡天的1270个星系的表面光度学。另外还分析了来自其他斯皮策巡天的约400个星系。中心补充了斯皮策银河系恒星结构巡天，该巡天通过将观测范围扩大到低银河系纬度（|b| <30度），为另外2 352个星系提供测光。在这些星系中，有校准器，选择在K波段，塔利-费舍尔关系。添加新校准品证明了先前发布校准品的耐用性。我们对超新星宿主星系的哈勃常数的估计没有变化，H 0 = 75.2 +/- 3.3 km/s/Mpc。1935年星系的距离导出的径向特有速度，以及所有可用的参数，将被纳入宇宙流项目的新数据发布中。以前的目录的大小将增加20%，包括接近回避区的空间区域。
2014-08-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
A thorough investigation of the prospects of eLISA in addressing the Hubble tension: Fisher Forecast, MCMC and Machine Learning
本研究深入分析了eLISA引力波任务在中红移下解决哈勃张力的能力，通过Fisher分析、MCMC和高斯过程三种方法对比发现，eLISA能实现亚百分比级哈勃常数约束，并预测了不同模型张力的变化。
2023-05-27 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Update on HI data collection from GBT, Parkes and Arecibo telescopes for the Cosmic Flows project
宇宙流是一个国际多元素项目，目标是绘制本地宇宙中星系的运动。从无线电HI线和测光在光学或近红外波段的观测获得的运动学信息，以获得通过亮度线宽或塔利-费舍尔关系获得的大部分距离。本文收集了额外的观测无线电数据，经常未发表，从档案中检索的绿色银行，帕克斯和阿雷西博望远镜。对提取的HI曲线进行一致处理，以产生线宽测量。我们目前的“全数字HI目录”包含17，738个星系的20，343个HI光谱，其中14，802个星系具有精确的线宽测量，可用于Tully-Fisher星系距离。与我们上次发布的版本相比，增加了4，117个新测量值，增加了34%。
2014-11-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Non-Linear Fisher Information content of cosmic shear surveys
我们量化的Fisher信息内容的宇宙剪切调查两点函数作为噪声和分辨率的函数。暗物质的两点信息在跨线性尺度上达到饱和。我们研究了非线性非高斯性对透镜效应信息量的影响，透镜效应探测了相同的暗物质。为了做到这一点，我们大量利用N体模拟，以准确地探测非线性政权。虽然我们发现，即使在一个完美的调查，没有明确的饱和度，我们观察到，非线性增长引起的非高斯性可能会导致一个因素~4减少共同的暗能量的品质因数。然而，这种影响是减轻现实水平的散粒噪声，我们发现，对于未来的调查，效果是接近1.5的一个因素。为此，我们开发了一种新的方案来计算相关的协变矩阵。它使我们声称一个无偏估计的数量级的精度提高，只有两倍以上的模拟比以前使用。最后，我们使用bootstrap方法评估误差。
2009-05-04 astro-ph.CO
Assessing non-linear models for galaxy clustering I: unbiased growth forecasts from multipole expansion
我们评估的Taruya，Nishimichi和斋藤（TNS）模型的晕红移空间功率谱的性能，专注于利用轻度非线性尺度约束结构f的增长率。使用模拟的体积和数量密度典型的即将举行的第四阶段星系调查，我们确定的有效性范围的模型在红移z = 0.5和z = 1。我们继续进行贝叶斯MCMC分析，利用双极，四极和十六极光谱，其次是探索性Fisher矩阵分析。正如之前在其他预测以及真实数据分析中所指出的，我们发现，包括十六极可以显着改善约束。然而，为了使生长参数估计保持无偏，十六极需要有限的尺度范围，从而限制了改进。我们一贯量化这些影响，采用多极展开形式主义在我们的Fisher和MCMC预测。
2019-11-05 astro-ph.CO
Fisher Matrix Stability
费舍尔预测是宇宙学中的一种常用工具，其应用范围从勘测规划到新宇宙学探测器的开发。虽然经常采用，但它们受到数值不稳定性的影响，需要仔细研究，以确保准确和可重复的结果。本研究报告以弱透镜数据向量为例讨论了这些挑战，并提出了有助于解决这些挑战的程序。
2021-03-12 astro-ph.CO astro-ph.IM
Fisher Matrix Preloaded -- Fisher4Cast
费歇尔矩阵是现代宇宙学预测的支柱。我们描述了Fisher 4Cast软件：一个通用的，易于使用的Fisher矩阵框架。它是开源的，经过严格的设计和测试，包括一个图形用户界面（GUI），具有自动LATEX文件创建功能和点击Fisher椭圆生成功能。Fisher 4Cast是为了便于扩展而设计的，虽然是用Matlab编写的，但很容易移植到开源替代品，如Octave和Scilab。在这里，我们使用Fisher 4Cast提出新的3-D和4-D可视化的预测景观，并调查未来的宇宙学调查的增长和曲率的影响。自2008年5月以来，早期版本已在http://www.cosmology.org.za上提供，第一年下载量为750次。2.2版与本文一起公开，包括一个快速入门指南和用于生成本文中图形的代码，希望它对宇宙学和更广泛的科学界有用。
2012-03-28 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Cosmological gravity on all scales IV: 3x2pt Fisher forecasts for pixelised phenomenological modified gravity
本文针对修正引力模型，利用非线性3x2pt观测量和BNT变换进行Fisher预测，优化红移分箱，实现对宇宙学及修正引力参数的高精度约束。
2024-09-17 astro-ph.CO gr-qc
Fisher Matrix for Beginners
针对初学者难以理解Fisher信息矩阵应用的问题，该教学文档通过简单示例培养对其在天文实验预测中应用的概念性理解。
2025-10-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
Likelihood, Fisher information, and systematics of cosmic microwave background experiments
每个实验都会受到系统效应的影响，这些系统效应会妨碍数据分析，并有可能最终降低其性能。在探测宇宙微波背景（CMB）辐射的情况下，需要考虑的最小问题集包括不对称波束功能、相关噪声和不完整的天空覆盖。假设一个简化的扫描策略，允许一个精确的分析处理的问题，我们研究的系统效应的CMB功率谱的似然函数的影响。我们使用的Fisher矩阵，一个数据集的信息含量的措施，不同的实验配置的定量比较。此外，对于不同的功率谱系数，我们直接探索的似然函数的形式，并得到以下结果：似然函数可以偏离高斯分布系统的最高多极值在我们的分析中考虑。正确处理，现实水平的非对称光束功能和相关噪声本身不降低CMB实验的信息产量，也不引起明显的多极之间的耦合。另一方面，掩盖大部分天空会导致似然函数的相关结构变得更加复杂。将相邻的功率谱系数组合到仓中可以部分地缓解这些问题。
2012-05-03 astro-ph.CO
How informative are summaries of the cosmic 21-cm signal?
本研究使用费希尔信息矩阵行列式对比多种21厘米信号摘要统计量的约束能力，发现2DPS与IMNN的组合可将参数方差平均降低6.5-9.5倍，同时指出恒定协方差矩阵假设会低估参数约束。
2024-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Using The Baryonic Tully-Fisher Relation to Measure $H_o$
我们探讨使用重子塔利-费舍尔关系（bTFR）作为一个新的距离指标。近红外成像和恒星星族模型的进步，加上精确的自转曲线，减少了bTFR的散射，使得距离是不确定性的主要来源。使用50个星系与造父变星的精确距离或红巨星分支的尖端星等，我们校准的bTFR的规模独立的$H_o$。然后，我们应用这个校准的bTFR 95个独立的星系，使用CosmicFlows-3的速度，推导出本地值的$H_o$。我们发现$H_o$ = 75.1 +/- 2.3（stat）+/- 1.5（sys）km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$。
2020-07-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Connection between Fisher Information and Wave Mechanical Interpretations of Universe
在这项研究中，我们模拟的暗物质和重子物质分布在宇宙网络的高度非线性薛定谔型和反应扩散波力学描述。通过引入Fisher信息测度及其与波动方程中称为量子势的高度非线性项的比较，实现了这些结构形成的波动力学模型的构建。引人注目的是，非线性项和费舍尔信息测度的比较提供了一个动力学的区别缺乏自组织和自组织的宇宙组件的动力学演化。这些方法在数学上等同于标准的宇宙流体方程，通过绕过奇点，甚至可以跟踪物质分布的演变，进入高度非线性状态。此外，这些波形式主义扩展到两个流体的描述耦合暗物质和重子物质分布的线性制度，在爱因斯坦德西特宇宙（EdS）构建玩具模型的宇宙组件在这个相对简单的宇宙模型。基于这两种不同的波动力学形式，本文给出了暗物质和重子分布的完全解析结果。此外，从对应于类孤子解的重子分量的非线性动力学出发，给出了新出现的网状图案的数值实现。这些类孤子解可能代表了即使在线性区域中的连续结构的适当描述。
2014-02-24 astro-ph.CO
Describing variations of the Fisher-matrix across parameter space
在宇宙学的预测，无论是与蒙特卡洛马尔可夫链方法和费舍尔矩阵形式主义，依赖于选择的基准模型，因为无论是信号强度的任何观察以及模型的非线性连接观测到宇宙学参数在一般情况下变化。在本文中，我们提出了一种方法，通过构造一个合适的基空间的宇宙学参数外推费舍尔预测。我们证明了我们的方法的有效性与约束的标准暗能量模型外推从Λ CDM模型，可以预期从2-bin弱透镜成像与欧几里德的调查，在参数对$(Ω_\text{m},σ_8)$，$(Ω_\text{m}, w_0)$和$(w_0, w_\text{a})$。我们的数值结果包括非常准确的外推在广泛的宇宙学参数的形状，大小和方向的参数的可能性，和分解的可能性轮廓的变化到模式，这是直接解释的几何方式。我们发现，特别是暗能量的优值的变化是很好地捕捉我们的形式主义。
2016-06-30 astro-ph.CO
Fisher forecast for the BAO measurements from the CSST spectroscopic and photometric galaxy clustering
本文基于 Fisher 矩阵预测 CSST 巡天中 spec-z 与 photo-z 样本交叉相关可显著提升高红移段 BAO 尺度的角直径距离约束，并验证了其对系统效应的鲁棒性。
2023-11-23 astro-ph.CO
Astroparticle Constraints from the Cosmic Star Formation Rate Density at High Redshift: Current Status and Forecasts for JWST
我们利用最近确定的宇宙恒星形成率（SFR）密度在红移$z\gtrsim 4$推导出天体粒子约束的三个常见的暗物质的情况下，替代标准的冷暗物质（CDM）：暖暗物质（WDM），模糊暗物质（$ψ$ DM）和自相互作用的暗物质（SIDM）。我们的分析依赖于由哈勃太空望远镜测量的紫外光度函数，从$z\lesssim 10$到紫外星等$M_{\rm UV}\lesssim -17$。我们将这些外推到较暗但未探索的星等范围，并在给定的DM方案中与晕质量函数进行丰度匹配，从而获得UV星等和晕质量之间的关系。然后，我们通过将外推的紫外光度函数积分到微弱的星等极限$M_{\rm UV}^{\rm lim}$来计算宇宙SFR密度，该极限是通过上述丰度匹配关系由两个自由参数确定的：星系形成的最小阈值晕质量$M_{\rm H}^{\rm GF}$，以及表征每种DM情景的天体粒子量$X$（即，WDM和$ψ$ DM的颗粒质量，以及SIDM在去偶$T_X$时的动力学温度）。我们通过MCMC技术对这些参数进行贝叶斯推断，将我们的方法中的宇宙SFR密度与$z\gtrsim 4$当前的观测估计值进行比较，将WDM粒子质量约束为$m_X\approx 1.2^{+0.3\,(11.3)}_{-0.4\,(-0.5)}$ keV，将$ψ$ DM粒子质量约束为$m_X\approx 3.7^{+1.8\,(+12.9.3)}…
2022-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fisher's Mirage: Noise Tightening of Cosmological Constraints in Simulation-Based Inference
本文系统分析了模拟数值导数中的统计噪声对费希尔预测的影响，揭示了噪声如何通过边际化过程人为收紧宇宙学参数约束并降低参数简并性，同时提出了恢复无噪声置信区间的统计方法。
2024-06-10 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.comp-ph
Spectro-spatial evolution of the CMB III: transfer functions, power spectra and Fisher forecasts
在本文中，我们提供的第一个计算的失真传递函数的宇宙微波背景（CMB）在扰动宇宙中，后续的文件I和II在这个系列。我们说明了固有的物理效应的解决方案，讨论和演示各种限制情况下的扰动光子光谱。我们澄清失真传递函数和光子光谱本身之间的关系，提供的机器，然后可以计算约束CMB信号功率谱，包括单能量注入和衰变粒子的情况下的频谱失真。我们的研究结果表明，$μ\times T$和$y\times T$功率谱达到的水平，可以约束与当前和未来的CMB实验，而不违反现有的约束COBE/FIRAS。互相关信号的幅度直接取决于平均失真水平，因此建立了一个新的基本联系之间的状态的原始等离子体的红移$10^3 \lesssim z\lesssim 3\times 10^6$和频率依赖的CMB天空。这为利用CMB成像仪约束平均早期能量释放提供了一种新的方法。作为一个例子，我们推导出单一的能量释放和衰变粒子的情况下的约束。这表明LiteBIRD可能能够将COBE/FIRAS的能量释放限制提高$\simeq 2.5$的因子，而PICO可以将约束收紧一个数量级以上。这里考虑的信号可以进一步提供一个显着的挑战，达到宇宙方差限制约束的原始非高斯性的失真各向异性研究。我们的工作进一步突出了未来CMB测量和分析的协同光谱方法的巨大潜力。
2022-12-06 astro-ph.CO
Cosmological Fisher forecasts for next-generation spectroscopic surveys
本文对下一代光谱巡天进行Fisher矩阵分析，评估其在BAO、RSD、非高斯性及中微子质量约束上的精度，并提出优化宇宙学约束的巡天策略。
2024-01-10 astro-ph.CO
Forecast of joint analysis of cosmic shear and supernovae magnification from CSST and LSST
本研究预测了CSST宇宙剪切与LSST超新星放大效应的联合分析，发现通过添加放大率数据可完美消除仅用剪切数据时在$σ_8$等参数上存在的$1σ$系统偏差。
2024-06-01 astro-ph.CO
Euclid: Validation of the MontePython forecasting tools
欧洲航天局的欧几里德飞行任务将对弱透镜宇宙剪切和星系团进行调查，以约束宇宙学模型和基本物理学。我们扩大和调整模拟欧几里德的可能性的MontePython软件，以匹配在以前的欧几里德费舍尔矩阵预测的几个探针的确切配方：弱透镜宇宙剪切，光度星系聚类，后者之间的互相关性观测，和光谱星系聚类。我们还建立了在欧几里得的上下文中运行爱因斯坦-玻尔兹曼解算器CLASS和CAMB时所需的精度设置。对于最小的宇宙模型，扩展到包括动态暗能量，我们直接进行Fisher矩阵预测的基础上的二阶导数的可能性相对于模型参数的数值评估。我们将我们的结果与其他预测方法和工具的结果进行比较。我们表明，这样的MontePython预测同意非常好，与以前的Fisher预测出版的欧几里得协作，而且，与新的预测产生的CosmicFish代码，现在直接与两个爱因斯坦-玻尔兹曼求解器CAMB和类。此外，为了建立高斯近似的有效性，我们证明了Fisher矩阵边际误差轮廓与使用MontePython运行Monte Carlo Markov Chains时获得的可信区域一致，同时使用完全相同的模拟似然。这里提出的新的欧几里得预测管道可以与其他宇宙学参数一起使用，以探索扩展的宇宙学模型。
2023-03-16 astro-ph.CO
Why multi-tracer surveys beat cosmic variance
绘制大尺度结构多个示踪剂物种的银河系调查可以改善对某些宇宙学参数的约束，远远超出对宇宙方差的简单化解释所施加的限制。这种增强来自于比较大尺度结构的不同示踪剂之间的相对聚类。我们提出了一个简单的，但完全通用的表达调查与任何（离散）数量的示踪剂的Fisher信息矩阵，并表明，增强的约束对偏差敏感的参数是一个简单的后果，这个多示踪剂Fisher矩阵。事实上，示踪剂之间的相对聚类幅度是这个多示踪剂Fisher矩阵的特征向量。对角化的多示踪剂Fisher矩阵清楚地表明，虽然有效体积由调查的物理体积限定，但物种之间的关系信息是无界的。作为一个应用程序，我们研究了预期的增强现实的调查，旨在映射几种不同类型的示踪剂的大尺度结构的约束。通过组合多个示踪剂获得的增益在低红移时最高，并且在我们分析的一个特定场景中，对于确定红移失真参数的精度，增强可以大到~3倍，并且对于局部非高斯参数，增强可以大到~5倍。从功率谱中的重子特征确定径向和角距离也可以从多示踪剂方法中受益。
2013-02-28 astro-ph.CO
Toward a direct measurement of the cosmic acceleration: roadmap and forecast on FAST
HI吸收系统是地面射电望远镜直接测量大范围红移的Sandage-Loeb（SL）效应的重要目标。我们论证了提高SL效应测量精度在宇宙学模型选择中的重要意义。利用FAST望远镜的广天空覆盖和高灵敏度，我们预测，在未来一年的射电巡天（CRAFTS）中，FAST望远镜能够发现约800个HI吸收系统，从而提高SL测量精度。为了在$\dot{z} \sim 10^{-10} \mathrm{decade^{-1}}$精度下测量宇宙红移漂移率，提出了盲搜索与目标观测相结合的观测模式。通过十年连续的有针对性的光谱观测，频率分辨率达到亚$0.1\ \rm Hz$水平，我们可以以预期的精度检测宇宙学红移的一阶导数。
2020-01-12 astro-ph.CO
Precision Weak Gravitational Lensing Using Velocity Fields: Fisher Matrix Analysis
基于光度学的弱引力透镜测量受到形状噪声的限制，形状噪声是源星系未知的非透镜方向的方差。然而，如果源是一个具有有序速度场的盘星系，速度场数据可以支持剪切、倾斜和位置角的同时推断，几乎消除了形状噪声。我们使用的Fisher信息矩阵形式主义，预测这种方法的精度在理想情况下的一个完美的顺序速度场定义在一个无限薄的磁盘。对于接近正面的目标，一个剪切分量$γ_\times$可以被约束为$0.003\frac{90}{I_0}\frac{25}{n_{\rm pix}}$，其中$I_0$是中心强度像素的S/N，而$n_{\rm pix}$是包围80%光的直径上的像素数。该精度随着倾角的增大而降低，降低系数为$i{=}50^\circ$的3倍。另一个剪切分量$γ_+$的不确定性比目标在$i=10^\circ$（$50^\circ$）的$γ_\times$不确定性大约1.5（7）倍。对于天空中任意的星系位置角，这些预测不适用于天空中定义的$γ_+$和$γ_\times$，而是适用于$(γ_+, γ_\times,μ)$空间中的两个本征向量，其中$μ$是放大率。我们还预测了价格较低的部分观测速度场，如狭缝光谱的潜力。最后，我们概述了一些方式，真实的星系偏离我们的理想化模型，从而产生随机或系统的不确定性没有捕捉到这里。特别是，我们的预测$γ_\times$精度目前仅受数据质量的限制，而不是星系属性的散射…
2021-01-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
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
Results and forecasts on cosmic inflation from weak lensing
本文利用当前和未来第四阶段弱引力透镜巡天数据约束宇宙暴胀参数，发现结合DES三年数据可使标量谱指数产生1σ偏移，并预测结合鲁宾天文台LSST十年数据可将ns约束提升25%。
2023-10-16 astro-ph.CO
Failures of Halofit model for computation of Fisher Matrices
我们使用一个简单的宇宙学模型与两个参数$(A_s, n_s)$说明使用Halofit的影响，基于Fisher信息矩阵的误差预测的$h^{-3} Gpc^3$体积调查。我们表明，Halofit未能很好地再现的功率谱的导数相对于宇宙学参数，尽管其振幅产生良好的拟合。我们认为，性能差的衍生物预测是这个模型的一个一般特征，我们展示了Halofit的响应函数，以显示它如何与模拟测量的相同数量相比。Halofit响应函数的分析结构指出了其在再现非线性功率谱导数时性能较弱的根源，这转化为不可靠的Fisher信息矩阵。
2018-11-07 astro-ph.CO
Forecasting the Impact of Source Galaxy Photometric Redshift Uncertainties on the LSST $3\times2$pt Analysis
本文开发 FisherA2Z 代码，通过 15 参数红移分布模型和决策树敏感性分析，系统预报了源星系测光红移误差对 LSST Y10 3×2pt 宇宙学分析的影响，并给出了不同光谱训练集场景下的宇宙学约束预报。
2025-07-02 astro-ph.CO
Forecasts for Warm Dark Matter from Photometric Galaxy Surveys
我们提出了一个Fisher矩阵预测的热暖暗物质（WDM）粒子的质量从当前（DES类）和未来（LSST类）光度星系调查使用星系角功率谱的敏感性。我们使用修改后的Halo模型来模拟WDM效应的非线性聚类。我们估计，从这个观察单独的下限$m_{\text{wdm}}>647$ \，eV（$m_{\text{wdm}}>126$ \，eV）的LSST（DES）的情况下，可以得到。
2018-08-21 astro-ph.CO hep-ph
Constraining the Cosmic Baryon Distribution with Fast Radio Burst Foreground Mapping
快速射电暴（FRB）的色散测度（DM）对沿视线方向的积分电子密度进行了编码，在河外FRB的情况下，积分电子密度主要由星系际介质（IGM）的贡献决定。在本文中，我们表明，将宽视场光谱星系调查数据的前景本地化FRB可以显着提高扩散宇宙重子的分区的约束。使用模拟DM和现实的光锥星系目录来自千年的模拟，我们定义的光谱调查，可以进行4米和8米级宽视场光谱设施。在这些模拟调查，我们进行贝叶斯密度重建，以估计前景物质密度场。在与“真正的”物质密度场相比，我们表明，这些可以帮助减少不确定性的前景结构相比，宇宙方差的$\sim 2-3\times$。我们计算了Fisher矩阵，预测$N=30\: (96)$定域FRB应该能够将弥散宇宙重子分数限制在$\sim 10\%\: (\sim 5\%) $之内，并将控制星系环星系晕的大小和重子分数的参数限制在$\sim 20-25\%\: (\sim 8-12\%)$之内.从Fisher分析，我们表明，前景数据增加了本地化FRB对我们感兴趣的参数的灵敏度由$\sim 25\times$。我们简要介绍FLIMFLAM，一个正在进行的星系红移调查，旨在获得前景数据的$\sim 30$本地FRB领域。
2022-01-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial Magnetic Fields at Cosmic Dawn: 21-cm Forecasts with HERA and SKA
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；New York University（纽约大学）
本文通过扩展zeus21框架，研究原初磁场对早期结构形成和21厘米信号的影响，预测HERA和SKA的探测能力，结合CMB先验信息提供互补的宇宙学约束。
2026-05-06 astro-ph.CO
Semi-analytic forecasts for JWST -- IV. Implications for cosmic reionization and LyC escape fraction
在低质量晕中形成的星系束被认为是大爆炸后最初10亿年内宇宙再电离的主要原因。然而，这些晕在附近宇宙中形成恒星的效率极低。在这项工作中，我们解决这个明显的紧张局势，并询问是否物理动机模型的星系形成，再现了观测到的丰富的微弱星系在附近的宇宙也是一致的再电离历史上的观测约束。通过接口的圣克鲁斯半解析模型的星系形成与分析再电离模型，我们构建了一个计算效率高的管道，连接“地面水平”的星系形成物理学的“顶级”宇宙尺度观测。根据预测到$z=15$的星系群的光度特性，我们计算了星系际氢的再电离历史。我们量化的三个简并量，影响总的电离光子预算，包括星系的丰度，电离光子的内在生产率，和LyC逃逸分数。我们探索这些数量之间的协方差使用马尔可夫链蒙特卡罗方法。我们发现，我们的本地校准的模型是一致的，与所有目前可用的约束条件的再电离历史，合理的假设下的LyC逃逸分数。我们量化了不同光度的星系贡献的电离光子的比例，发现JWST NIRCam宽和深调查中预计将被检测到的星系负责产生整个EoR的电离光子的$\sim 40$ - $80\%$。这项工作中提出的所有结果都可以在https://www.simonsfoundation.org/semi-analytic-forecasts-for-jwst/上获得。
2020-06-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Forecasts of constraining isotropic cosmic birefringence on AliCPT-1
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Guizhou University（贵州大学）
AliCPT-1实验结合Planck HFI数据，通过半解析最大似然方法预测对各向同性宇宙双折射角的限制，一年数据不确定性为0.09°，四年后可降至0.026°。
2026-01-06 astro-ph.CO
