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AI驱动的大尺度结构重建:整合光度和光谱调查

天体物理仪器与方法 2025-08-26 v3 宇宙学与河外天体物理

摘要

星系调查对于研究大尺度结构(LSS)和宇宙学至关重要,但面临局限——光度调查提供广阔的天空覆盖范围,但受photo-zz不确定性的制约;光谱调查则提供精确的红移,但样本受限。为同时利用photo-zz和spec-zz数据并消除photo-zz误差,我们提出一种基于双U-Net架构的深度学习框架,将这两类数据在场水平上集成,以重建3D photo-zz密度场。我们在代表阶段IV光谱调查的mock样本上进行训练,利用包含2048^3粒子于(1200 h1Mpc)3(1200~h^{-1}\rm Mpc)^3体积的z=0.59z=0.59快照的CosmicGrowth模拟。多项指标,包括相关系数、MAE、MSE、PSNR和SSIM,验证了模型的准确性。此外,重建的功率谱在小尺度(k0.06 h/Mpck \gtrsim 0.06~h/\rm Mpc)的1σ\sigma置信区间内与真实值高度吻合,同时UNet模型显著改善了photo-zz功率谱多极矩的估计。该研究表明,深度学习有潜力通过综合光谱和光度数据来增强LSS重建。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.06309,
  title  = {AI-Driven Reconstruction of Large-Scale Structure from Combined Photometric and Spectroscopic Surveys},
  author = {Wenying Du and Xiaolin Luo and Zhujun Jiang and Xu Xiao and Qiufan Lin and Xin Wang and Yang Wang and Fenfen Yin and Le Zhang and Xiao-Dong Li},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.06309},
  year   = {2025}
}

备注

17 pages,6 figures