1+1维宇宙学扰动理论

许多近期研究强调了标准欧拉空间宇宙学扰动理论（SPT）的某些失败。其问题包括：（1）未捕捉大尺度整体流动[导致在相关函数中重子声学峰的1-loop SPT预测存在O(1)误差]，（2）假设宇宙表现为无压、无粘流体，以及（3）将非微扰尺度上的涨落当作微扰处理。近期研究突出了拉格朗日空间中的扰动理论或求解平滑场有效动力学方程的理论的成功。这两种方法缓解了SPT的上述部分或全部问题。我们通过专门研究简化的引力相互作用片的1D情况来讨论这些物理进展，这使我们大幅减少解析开销，并且（如我们所展示的）仍保持许多与3D相同的行为。在1D中，一阶拉格朗日扰动理论（“泽尔多维奇近似”）在壳层交叉之前是精确的，并且我们证明第n阶欧拉扰动理论当n趋于无穷时收敛于泽尔多维奇近似。在我们考虑的任何1D宇宙学（包括类CDM情况和幂律模型）中，这些理论均未准确描述任何轻微非线性尺度上的物质功率谱。我们发现基于有效方程的理论在描述动力学上要成功得多。最后，我们讨论近期出现在扰动理论文献中的许多主题，如拍频耦合、重子声学振荡特征的偏移和涂抹，以及傅里叶空间相对于位形空间的优势。我们简化的1D情况作为对这些扰动理论结果的直观综述。