具有抑制方差的莱曼-α 森林功率谱的宇宙学流体动力学模拟

我们测试了一种在由宇宙学流体动力学模拟预测莱曼-α (lyα) 森林功率谱时减少不必要样本方差的方法。样本方差源于大尺度模式采样稀疏，并通过非线性引力演化传播至小尺度。为此，我们生成初始条件，其中密度扰动振幅被固定为系综平均功率谱，并以精确相反相位成对生成。我们运行了 50 个这样的模拟（25 对），并在红移 z=2、3 和 4 处通过测量 lyα 一维和三维功率谱，将其性能与 50 个标准模拟进行比较。两个系综均使用 40 Mpc/h 的周期性盒子，每个包含 512^3 个暗物质和气体粒子。作为改进的典型例子，对于 z=3 处波数 k=0.25 h/Mpc，我们发现成对固定系综中一维和三维功率谱的估计收敛速度比标准系综快 34 和 12 倍。我们得出结论，该方法通过减少达到固定预测功率谱精度所需的计算时间，释放出资源用于探索变化的温度和宇宙学参数——最终允许改进统计推断的精度和准确度。