非线性 regime 下的宇宙结构形成：超越高斯统计与标准宇宙学
宇宙学与河外天体物理
2024-11-26 v1
摘要
宇宙大尺度结构编码了暗物质和星系在宇宙中形成和演化的网状网络。宇宙信息包装在非高斯统计中，这需要超越二点相关性的表征。准确地对这些非高斯统计以及引力坍缩的底层非线性动力学进行建模，是从 ongoing 和即将到来的宇宙学调查中提取最大信息的关键。本论文聚焦于关于聚类统计、动力学和基本物理的三个问题：A. 我们如何有效地表征晚期物质场的统计？B. 我们如何捕捉引力坍缩的非线性相空间动力学？C. 对基本物理的变更如何影响这些聚类统计和动力学？具体而言，我们提出了四个方面来回答这些问题：1. 我们展示了物质密度的概率分布函数 (PDF) 在修改引力和动力学暗能量模型中可以被准确预测，并且它为检测这些特征提供了良好的补充，优于标准的二点分析。2. 我们展示了两个单元中密度的联合 PDF 可用于预测单点 PDF 的协方差，提供了密度相关聚类和超样本协方差的估计，这些在宇宙学模拟中被忽略。3. 我们使用基于波的暗物质前向模型，展示了其编码引力坍缩完整相空间动力学的能力，并确定某些通用比例特征。4. 我们使用波暗物质前向模型，对单点统计进行分析，以补充现有的分析和数值方法，研究根本性的波动暗物质。
引用
@article{arxiv.2411.16500,
title = {Cosmic Structure Formation in the Non-linear Regime: Beyond Gaussian Statistics and Standard Cosmologies},
author = {Alex Gough},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.16500},
year = {2024}
}
备注
Ph.D. thesis (submitted April 2024, defended May 2024, awarded August 2024). This thesis is based on the following published work arXiv:2109.02636, arXiv:2112.04428, arXiv:2206.11918, arXiv:2210.07819, arXiv:2405.15852. 178 pages + appendices