星团宇宙学重探：晕质量函数的紧致模型

寄居星系群与星系团的大质量暗物质晕在分光测光天空中印刻出相干的角分尺度特征，尤其是光学-红外星系团、亚毫米CMB畸变以及延展X射线辐射源。对此类特征的统计建模通常依赖于暗物质晕随时空演化的数密度——即晕质量函数（HMF）——作为宇宙学、天体物理与基础物理研究的共同理论基底。我们提出了一种紧致（八参数）的HMF表示，其参数源于多项式展开且易于解释：先按对数质量展开，再将这些系数类似地按红移展开。我们证明该形式（称为双二次HMF，DQ-HMF）在红移范围 $0.1 < z < 1.5$ 内、对质量高于 $10^{13.7} h^{-1} {\rm M}_\odot$ 的晕，与Mira-Titan N体模拟仿真器估计值吻合良好（约 $5\%$）；给出了Planck 2018宇宙学下的最佳拟合参数，并展示了 $\sigma_8 - \Omega_{\rm m}$ 平面上的参数变化。与一个极简的质量-可观测量关系（MOR）卷积，可得到以某可观测量刻画的团样计数、平均质量与质量方差的闭式表达式。在不同系统误差水平下对现有与未来巡天潜在参数约束做信息矩阵预报，我们展示了由含300,000个团、 richness-质量方差为 $0.3^2$ 的LSST类光学团巡天获得模型参数百分量级约束的潜力。样本量仅其十分之一但选择属性方差降至 $0.1^2$ 的巡天甚至可能给出更好约束。文中讨论了基础MOR参数化潜在的益处与扩展。