利用空间聚类算法探测与分析宇宙网拓扑 I：方法
天体物理仪器与方法
2022-09-14 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
在本文中，我们探索使用空间聚类算法作为一种对宇宙网建模的新计算方法。我们证明此类算法在所需计算时间方面是高效的。我们探索三种不同的空间方法，并对其进行适当调整以用于（i）探测宇宙网的拓扑，以及（ii）基于多种拓扑与物理准则（如物体间的物理距离、其质量与局部密度）将各类宇宙结构分类为空洞、壁、团簇与超团簇。所探索的方法为（1）一种称为 Gravity Lattice 的新空间方法；（2）另一种空间聚类算法 ABACUS 的改进版本；以及（3）众所周知的空间聚类算法 HDBSCAN。我们利用 HDBSCAN 探测宇宙结构并依据其过密度对其进行分类。我们证明 ABACUS 方法可与经典 DTFE 方法结合，在达到相近精度的情况下以约一个数量级更少的计算时间获得类似结果。为进一步巩固我们的论断，我们从计算机科学领域汲取见解，比较应用与未应用我们方法时结果的质量。最后，我们进一步扩展实验，并通过展示其随不同红移处形成的不同宇宙网结构良好扩展的能力来验证其有效性。
引用
@article{arxiv.2208.11393,
title = {Detecting and analysing the topology of the cosmic web with spatial clustering algorithms I: Methods},
author = {Dimitrios Kelesis and Spyros Basilakos and Vicky Papadopoulou Lesta and Dimitris Fotakis and Andreas Efstathiou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.11393},
year = {2022}
}
备注
Accepted for publication in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society