ELUCID - 利用重构初始密度场探索本地宇宙 I：结合粒子网格动力学的哈密顿马尔可夫链蒙特卡洛方法
宇宙学与河外天体物理
2015-06-22 v3 星系天体物理
摘要
模拟本地宇宙的演化对于以不受宇宙方差影响的方式研究星系和星系际介质至关重要。在此，我们提出了一种从输入非线性密度场重构初始线性密度场的方法，该方法采用了结合粒子网格 (PM) 动力学的哈密顿马尔可夫链蒙特卡洛 (HMC) 算法。HMC+PM 方法被应用于宇宙学模拟，随后将重构的线性密度场通过 N 体模拟演化至当前时刻。由此获得的约束模拟在各种 处准确复现了输入模拟的振幅和相位。使用网格单元尺寸为 0.75 Mpc/h 的 PM 模型并在 HMC 中采用 40 个时间步，可以在高红移处恢复低至尺度 k~0.85 h/Mpc 以及在 z=0 处低至 k~3.4 h/Mpc 的超过一半的相位信息，这代表了相对于文献中类似重构模型的显著改进，并表明我们的模型可以在大的动力学范围内重构宇宙结构的形成历史。采用具有更高空间和时间分辨率的 PM 模型可产生更好的重构结果，这表明我们的方法更多地受限于计算机资源的可用性而非原理限制。许多早期研究中采用的结构演化动力学模型会在重构的线性密度场中诱导非高斯性，进而导致预测的晕质量函数出现巨大的系统性偏差。而在我们的重构中，此类偏差被大幅减小或消除。
引用
@article{arxiv.1407.3451,
title = {ELUCID - Exploring the Local Universe with reConstructed Initial Density field I: Hamiltonian Markov Chain Monte Carlo Method with Particle Mesh Dynamics},
author = {Huiyuan Wang and H. J. Mo and Xiaohu Yang and Y. P. Jing and W. P. Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1407.3451},
year = {2015}
}
备注
45 pages, 16 figures, accepted for publication in ApJ