通过几何光学参数图探测宇宙空洞

尽管存在投影效应，由深场测光巡天导出的弯曲时空几何光学图应包含关于巡天中三维物质分布的信息，从而包含关于宇宙空洞的信息。我们探究天空平面几何光学图能在多大程度上揭示本征三维空洞的存在。我们进行了一个宇宙学 $N$ 体模拟，并将其置于距离观测者超过一个吉秒差距处，红移为 0.5。我们使用分水岭算法推断三维空洞结构。独立地，我们计算了表面过密度图以及弱引力透镜与几何光学标量的图。我们提出并实现了一种从这些图中探测（投影的）径向空洞轮廓的启发式算法。我们在模拟中发现，给定三维分水岭探测到的空洞的天空平面中心，在表面过密度 $\Sigma$、平均弱透镜切向剪切 $\overline{\gamma_\perp}$、Sachs 膨胀 $\theta$ 和 Sachs 剪切模 $\lvert\sigma\rvert$ 中存在显著的相关空洞中心证据。仅由天空平面信息恢复三维空洞中心，在弱透镜剪切 $\overline{\gamma_\perp}$、Sachs 膨胀 $\theta$ 或 Sachs 剪切 $\lvert\sigma\rvert$ 下是显著的，但对于表面过密度 $\Sigma$ 则不显著。空洞半径在三维与二维空洞之间不相关；我们的算法并非设计用于区分投影中近乎同心的空洞。本研究表明了初步证据，鼓励通过单个空洞进行引力透镜观测研究，无论是盲搜还是借助光谱/测光红移。前者——盲搜——应能产生对本征三维空洞中心的可证伪预测。