量化重子对物质功率谱影响的新方法

未来的大尺度星系巡天有潜力成为宇宙学的主导探针，前提是重子对总质量分布的影响被足够好地理解。由于流体动力学模拟强烈依赖于反馈实现的细节，目前不存在对重子效应的唯一且稳健的预测。在本文中，我们提出一种重子修正模型，该模型修改仅暗物质的$N$体模拟的密度场，以模仿来自任何底层采用反馈方案的重子效应。该模型假设晕由4个成分组成：1-流体静力学平衡的热气体，2-来自反馈过程的抛射气体，3-中心星系恒星，以及4-绝热松弛暗物质，它们均修改初始的仅暗物质密度轮廓。这些改变的轮廓允许为$N$体模拟中的粒子定义位移场，并相应地修改总密度场。重子修正模型的主要优势在于将总物质密度场与晕中可观测的气体和恒星分布联系起来，使得对物质功率谱上的重子效应进行参数化成为可能。我们表明最关键的量是抛射气体的质量分数及其对应的抛射半径。前者控制着重子抑制功率谱的强度，而后者提供了重子效应变得重要的尺度度量。与X射线和苏尼亚耶夫-泽尔多维奇星团观测的比较表明，重子抑制了$k\sim0.5$ h/Mpc以上的波数模式，并在$k\sim 2$ h/Mpc附近有10-25%的最大抑制。需要群和星团外围气体的更详细观测来减小这些数值的巨大不确定性。