大星系巡天中长波涨落的影响

为捕获尽可能多的信息，大型星系巡天不断增大其体积与红移深度。为应对此挑战，理论方面以制作巨大计算体积的宇宙学模拟作为回应，同样增加了暗物质粒子数与超级计算资源。因此，单一计算盒子涵盖观测巡天的整个有效体积（例如 DESI 与 Euclid 巡天约 50 Gpch^3）被视为理想情形。本文利用若干相关统计量研究有限体积中缺失长波的影响：暗物质晕丰度、概率密度函数(PDF)、相关函数与功率谱，以及协方差矩阵。若计算体积小于约 (500Mpch)^3，有限体积效应会显著改变结果。然而，当盒子边长超过约 1Gpch^3 时，效应变得极小且实际上可忽略。我们发现暗物质涨落的平均功率谱对计算盒子大小表现出显著的不依赖性，1Gpch 与 4Gpch 盒子间差异小于 0.1%。对于这些体积，晕质量函数预期无 measurable（可测量）差异。协方差矩阵随体积平凡地缩放，且可加入由超样本模式引起的微小修正。我们得出结论：当 1–1.5Gpch 的盒子大小足以满足多数巡天科学需求时，无需制作那些极大型模拟。