欧几里得卫星与平方公里阵列时代的宇宙学

非线性尺度上的理论不确定性是充分利用欧几里得卫星（Euclid）或平方公里阵列（SKA）等即将开展的星系与氢巡天灵敏度的主要障碍之一。本文设计了一种建模理论误差的新方法，其超越了通常的小尺度截断。通过马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）对 Euclid 和 SKA 在标准 $\Lambda$CDM 模型参数（包含总质量为 $M_\nu$ 的有质量中微子）以及 3 个扩展情形下的灵敏度进行预测，检验了这一更高效的非线性不确定性实现的优势，这 3 个扩展情形包括：1）额外的相对论自由度（$\Lambda$CDM + $M_\nu$ + $N_\mathrm{eff}$），2）对宇宙常数的偏离（$\Lambda$CDM + $M_\nu$ + $w_0$），以及 3）随时间变化的暗能量状态方程参数（$\Lambda$CDM + $M_\nu$ + $\left(w_0,w_a \right)$）。我们比较了 14 种不同宇宙学探针与实验配置组合的灵敏度。对于 Euclid 与 Planck 联合、假设普通宇宙常数，我们的方法对原初谱指数 $n_{\rm s}$（$\sigma(n_s)=0.00085$）、哈勃常数 $H_0$（$\sigma(H_0)=0.141 \, {\rm km/s/Mpc}$）、总中微子质量 $M_\nu$（$\sigma(M_\nu)=0.020 \, {\rm eV}$）给出了高灵敏度的稳健预测。假设动力学暗能量，我们得到质量 $\sigma(M_\nu)=0.030 \, {\rm eV}$，状态方程参数 $(\sigma(w_0), \sigma(w_a)) = (0.0214, 0.071)$。所预测的 $M_\nu$ 灵敏度对本文考虑的宇宙学模型扩展基本稳定。有趣的是，当 Euclid 与 SKA1 的低红移 HI 强度映射巡天联合时，对扩展模型参数的限制也得到显著改善，证明了 Euclid 与 SKA 协同的重要性。