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星系相位空間與場級宇宙學:半分析模型的強大之處

宇宙学与河外天体物理 2025-12-12 v1 星系天体物理 机器学习

摘要

半分析模型是一种广泛用于在宇宙学框架内模拟星系属性的方法,依赖于简化但具有物理动力学的 prescription。它们也已被证明是生成准确星系目录的有效替代方案,提供了一种比完全流体力学模拟更快、计算成本更低的选项。在本文中,我们展示,仅使用星系3D位置和径向速度,就可以训练一种图神经网络 coupled to 矩�神经网络,以获得一种能够准确估计物质密度参数Ωm\Omega_{\rm m},精度约为10%的鲁棒机器学习模型。该网络在(25h1(25 h^{-1}Mpc)3^3体积的星系目录上进行训练,并且能够成功外推到其他半分析模型(GAEA、SC-SAM和Shark),更令人惊讶的是,能够外推到流体力学模拟(Astrid、SIMBA、IllustrisTNG和SWIFT-EAGLE)。我们的结果表明,该网络对各种天体物理和亚网格物理、宇宙学和天体物理参数,以及来自不同模拟的不同halo-profile处理方式具有鲁棒性。这表明半分析模型中编码的物理关系在它们的具体物理 prescription 之间基本独立,强化了它们作为用于 cosmological parameter推断生成真实模拟目录的工具的潜力。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.10222,
  title  = {Galaxy Phase-Space and Field-Level Cosmology: The Strength of Semi-Analytic Models},
  author = {Natalí S. M. de Santi and Francisco Villaescusa-Navarro and Pablo Araya-Araya and Gabriella De Lucia and Fabio Fontanot and Lucia A. Perez and Manuel Arnés-Curto and Violeta Gonzalez-Perez and Ángel Chandro-Gómez and Rachel S. Somerville and Tiago Castro},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.10222},
  year   = {2025}
}

备注

23 pages, 5 figures