大尺度结构中引力与原初双谱的快速估计

我们提出了一种基于双谱可分离模态展开的快速估计器实现，用于三维粒子分布的全暗物质双谱。精确双谱估计的计算成本相对于模拟演化可忽略不计，因此每当评估功率谱时，各向同性双谱可用作标准诊断工具。作为应用，我们在具有局部、等边、正交和扁平形状的高斯和非高斯初始条件的 $N$ 体模拟中，测量了引力和原初暗物质双谱的演化。结果通过 3D 可视化、3D 形状相关性和累积双谱信噪比与理论模型进行比较，所有这些都可以极快地评估。我们测量的双谱由 $\mathcal{O}(50)$ 个系数确定，可用作非线性区域和非高斯初始条件的拟合公式。在 $k<2h\,\mathrm{Mpc}^{-1}$ 的非线性区域中，我们发现测量的暗物质双谱与基于“常数”双谱加上（非线性）树级引力双谱的简单模型之间存在极好的相关性。在非高斯模拟的相同范围内，我们发现测量的额外双谱与常数模型加上（非线性）树级原初双谱之间存在极好的相关性。我们证明，对非高斯双谱的常数贡献可以理解为引力双谱中常数模的时间平移，这是由单晕模型激发的。这一额外非高斯常数贡献的最终振幅直接与原初双谱中常数模的初始振幅相关。我们还评论了规则网格和玻璃初始条件对双谱的影响。