重子和暗物质的宇宙学微扰理论I：RPT框架下的单圈修正
宇宙学与河外天体物理
2010-04-06 v2 高能物理 - 理论
摘要
我们将Crocce & Scoccimarro (2006a)的“重整化”微扰理论（RPT）形式推广到处理宇宙中的多种流体，并在此给出直到单圈水平的计算。我们将该方法应用于从不同初始条件集演化而来的重子和冷暗物质（CDM）扰动的非线性演化。在当前的结构形成模型中，标准做法是将重子和CDM视为有效的单组分流体。在这种近似下，我们使用重子和CDM晚期传递函数的加权和来设置初始条件。在此，我们探讨这种方法是否可用于高精度工作。我们表明，即使对于纯线性处理，在WMAP5宇宙学中，重子和CDM之间也存在大尺度尺度依赖的偏差。这种偏差大于1%，直到今天，通过引力弛豫才趋于一致。利用RPT形式，我们在非线性区域检验了这种近似，并表明双组分流体中的CDM功率谱与单组分流体得到的功率谱在z=10时、尺度k~0.05 h/Mpc上相差约3%，在z=0时相差约0.5%。然而，对于重子情况，情况更糟，我们发现相对于总物质，在z=10时、尺度k~0.05 h/Mpc上功率谱被抑制了约15%，在z=0时被抑制了约3-5%。重要的是，除了谱的抑制外，重子声学振荡（BAO）在重子谱中被放大，在CDM谱中被阻尼。因此，重子的高精度建模不能通过仅含CDM的模拟来探测；研究重子物质的探针中BAO的探测显著性将被放大。总质量可以在所有时刻使用单组分流体方法精确建模。（删节版）
引用
@article{arxiv.0910.5220,
title = {Cosmological perturbation theory for baryons and dark matter I: one-loop corrections in the RPT framework},
author = {Gabor Somogyi and Robert E. Smith},
journal= {arXiv preprint arXiv:0910.5220},
year = {2010}
}
备注
39 pages, 14 figures. Accepted for publication in the PRD. Refs added. Typos corrected. Some clarifying notes added