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超越 $S_8$:从弱引力survey中快速推断物质功谱

宇宙学与河外天体物理 2026-01-08 v3

摘要

弱引力survey常以对推导参数 S8σ8Ωm/0.3{S_8\equiv\sigma_8\sqrt{\Omega_{\rm m}/0.3}} 的约束方式概述,这掩盖了数据中编码的丰富的尺度和红移信息,限制了我们识别与 Λ\LambdaCDM 预测(来自宇宙微波背景)之间的张力来源的能力。本文中,我们引入一个快速且灵活的框架,从宇宙剪切和 CMB 引力测量中提取尺度相关的物质功谱 P(k,z)P(k, z),将对普朗克 Λ\LambdaCDM 预测的偏差参数化为自由函数 α(k)\alpha(k)。使用来自 DES Y3、KiDS-1000、HSC Y3 和 ACT DR6 的公共数据,我们采用快速哈密顿马尔可夫链推断约束 α(k)\alpha(k),对星系引力survey使用至 max2000\ell_{\rm max}\sim2000 的多极矩。我们的结果显示,在固定 cosmology并对剪切和红移校准不确定性进行解析边际化的情况下,星系引力数据中对普朗克 Λ\LambdaCDM 预测(采用仅 CDM 功谱,无气体反馈)的中尺度 (k0.11Mpc1k \sim 0.1-1{\rm Mpc}^{-1}) 处的物质功谱有 15-30% 的一致性抑制,综合张力可达 4σ4\sigma。相比之下,ACT CMB 引力数据在 k0.1Mpc1{k\lesssim 0.1 {\rm Mpc}^{-1}} 处与 Λ\LambdaCDM 一致。我们使用模拟数据验证了方法,对数据集之间的一致性进行量化,并展示了 resulting α(k)\alpha(k) likelihood 可用于测试特定的功谱模型。所有代码、数据产品和派生 likelihood 均公开发布。我们的结果突显了报告弱引力约束在 P(k,z)P(k, z) 上的重要性,为即将到来的 LSST、Euclid 和 Roman 等survey无模型增长结构测试铺路。

关键词

引用

@article{arxiv.2506.16434,
  title  = {Going beyond $S_8$: fast inference of the matter power spectrum from weak-lensing surveys},
  author = {Cyrille Doux and Tanvi Karwal},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2506.16434},
  year   = {2026}
}

备注

The code, data, intermediate and final results, as well as a reproducible notebook for further model testing, are available in the GitHub repository at https://github.com/xuod/cls2pk . Published in the Open Journal of Astrophysics