基于流体动力学模拟的模型：将 FRB DM-红移关系连接到通过反馈抑制物质功率谱

理解双曲线反馈对小尺度（$k \gtrsim 1\,h\,$Mpc$^{-1}$）物质功率谱的影响是关键的天体物理挑战，也是解读即将到来的弱引力测绘数据所必需的，这些数据需要百分之一级的精度才能充分发挥其潜力。天体物理探针，如运动和热 Sunyaev-Zel'dovich 效应，已用于约束大尺度（$k \lesssim 5\,h\,$Mpc$^{-1}$）的反馈。快速脉冲星（FRB）位移测度（DM）的视线间方差与双曲线反馈的强度相关，在 $k \sim 10\,h\,$Mpc$^{-1}$ 尺度上提供独特的灵敏度。我们发展了一种新的基于模拟的形式化方法，其中我们将给定红移处的 DM 分布 $p(\mathrm{DM}|z)$ 参数化为对数正态分布，其前两矩以分析方式计算，取决于宇宙学参数和反馈相关的电子功率谱 $P_\mathrm{ee}(k, z)$。我们发现，对比标准 $F$ 参数化， log 正态参数化对 hydrodynamical 模拟中观察到的 $p(\mathrm{DM}|z)$ 分布提供了更好的描述。我们的模型在包括 IllustrisTNG、SIMBA 和 Astrid 在内的广泛范围双曲线反馈方案中稳健地捕捉了双曲线反馈效应。利用模拟数据天然地包含了 DM 方差随红移演化，并便于将受约束的反馈参数转化为相对于仅重力模拟的物质功率谱抑制。我们显示，在 $10^4$ 个 FRB 的情况下，抑制可以在大尺度达到百分之一级精度，在 $k \gtrsim 10\,h\,$Mpc$^{-1}$ 尺度上约为 $10\%$ 精度，先验-后验 $1\sigma$ 约束宽度比例 $\gtrsim 20$。