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arXiv 2302.08162astro-ph.CO
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利用星系分布的Minkowski泛函探测大质量中微子

Probing massive neutrinos with the Minkowski functionals of the galaxy distribution

Wei Liu, Aoxiang Jiang, Wenjuan Fang

备注：
38 pages, 10 figures, 5 tables. Accepted for publication in JCAP. This is the second in our series of work, the first is arXiv:2204.02945
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AI总结：

本研究将Minkowski泛函统计方法应用于红移空间中的星系分布，通过Fisher矩阵分析发现，相较于功率谱，该方法对宇宙学参数和中微子质量总和的限制能力显著提升，在有限体积下对$M_ν$的1$σ$限制达到0.059 eV。

摘要：

如果能够完全捕捉大质量中微子在大尺度结构（LSS）上的特征性印记，就可以用来对其质量总和$M_ν$施加严格限制。先前利用N-body模拟的工作表明，LSS的Minkowski泛函（MFs）能够揭示大质量中微子在LSS上的印记，为二阶统计量提供重要的补充信息，并显著改善对$M_ν$的限制。在这项工作中，我们向前迈进了一步，将该统计方法应用于LSS的偏置示踪剂，即星系，并在红移空间中进行研究。我们进行了Fisher矩阵分析，并使用Molino模拟星系目录量化了MFs的限制能力，这些目录是基于halo occupation distribution（HOD）框架构建的，参数设定适用于SDSS $M_r < -21.5$和-22星系样本。我们发现，与功率谱相比，MFs对我们考虑的所有宇宙学参数都给出了更严格的限制。在边际化HOD参数之后，MFs对$Ω_{\mathrm{m}}, Ω_{\mathrm{b}}, h, n_s, σ_8$和$M_ν$的限制分别改善了1.9、2.9、3.7、4.2、2.5和5.7倍。具体而言，对于$M_ν$，在体积仅为$\left(1 h^{-1} \mathrm{Gpc}\right)^3$的情况下，仅使用MFs我们就获得了0.059 eV的1$σ$限制。

英文摘要：

The characteristic signatures of massive neutrinos on large-scale structure (LSS), if fully captured, can be used to put a stringent constraint on their mass sum, $M_ν$. Previous work utilizing N-body simulations has shown the Minkowski functionals (MFs) of LSS can reveal the imprints of massive neutrinos on LSS, provide important complementary information to two-point statistics and significantly improve constraints on $M_ν$. In this work, we take a step forward and apply the statistics to the biased tracers of LSS, i.e. the galaxies, and in redshift space. We perform a Fisher matrix analysis and quantify the constraining power of the MFs by using the Molino mock galaxy catalogs, which are constructed based on the halo occupation distribution (HOD) framework with parameters for the SDSS $M_r < -21.5$ and -22 galaxy samples. We find the MFs give tighter constraints on all of the cosmological parameters that we consider than the power spectrum. The constraints on $Ω_{\mathrm{m}}, Ω_{\mathrm{b}}, h, n_s, σ_8$, and $M_ν$ from the MFs are better by a factor of 1.9, 2.9, 3.7, 4.2, 2.5, and 5.7, respectively, after marginalizing over the HOD parameters. Specifically, for $M_ν$, we obtain a 1$σ$ constraint of 0.059 eV with the MFs alone for a volume of only $\left(1 h^{-1} \mathrm{Gpc}\right)^3$.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

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