一种用于快速生成暗物质晕星表的精确工具

我们展示了 PINpointing Orbit Crossing-Collapsed HIerarchical Objects (PINOCCHIO) 算法的一种新并行实现，这是一种基于拉格朗日微扰理论的快速工具，用于宇宙学体积中暗物质晕的层级构建。为了评估其预测大尺度晕相关性的能力，我们将结果与来自 MICE 系列的 N 体模拟进行了比较，该模拟采样了一个 3 Gpc/h 的盒子，包含 2048^3 个粒子，并匹配了相同的初始条件种子。得益于 FFTW 库和相对简单的设计，该代码表现出非常好的可扩展性。PINOCCHIO 所需的 CPU 时间仅为 MICE 模拟所需时间的一小部分（约 1/2000）。调整 PINOCCHIO 的一些数值参数可以生成一个位于已发布拟合范围内的普适质量函数，尽管它在高质量尾部低估了 FoF 晕的 MICE 质量函数。我们将物质 - 晕和晕 - 晕功率谱与 MICE 模拟进行了比较，发现这些两点统计量在大尺度上得到了很好的恢复。特别是，当星表在数密度上匹配时，晕功率谱的一致性在 10% 以内。在尺度 k>0.1 h/Mpc 处，Zel'dovich 近似在定位晕位置上的不准确性导致功率谱被低估，这可建模为高斯因子，其在 z=0 处的阻尼尺度为 d=3 Mpc/h，并随红移增加而减小。最后，约化晕双谱获得了显著的匹配，表明对非线性晕偏差的良好描述。我们的结果证明了 PINOCCHIO 作为生成大量模拟星系巡天星表的精确且灵活工具的潜力，这对大型星系红移巡天的分析具有有趣的应用价值。