来自 DEUS-PUR $\Lambda$CDM 模拟的物质功率谱协方差矩阵：质量分辨率与非高斯误差

下一代星系巡天将以前所未有的精度探测宇宙中的物质分布。在不同尺度和红移处对物质功率谱的测量将对宇宙学参数提供严格的约束。然而，在非线性尺度上，这将需要对协方差矩阵进行精确评估。在此，我们利用暗能量宇宙模拟 - 平行宇宙运行 (DEUS-PUR) 的 N 体模拟系综，计算了标准 $\Lambda$CDM 宇宙学的三维物质密度功率谱的协方差矩阵。该系综包含 12288 个 realization，模拟盒大小为 $(656\,h^{-1}\,\textrm{Mpc})^3$，粒子数为 $256^3$。我们将这一组数据与一个辅助样本相结合，该样本包含 96 个相同体积但粒子数为 $1024^3$ 的模拟。我们发现，N 体质量分辨率效应是高红移和小中间尺度上协方差系统误差的重要来源。我们通过引入一种经验统计方法来修正这一效应，该方法能够在包括重子振荡区间在内的广泛尺度范围内准确确定协方差矩阵。与之前使用较小 N 体系综的研究相反，我们发现功率谱分布在 $k\gtrsim 0.25\,h\,\textrm{Mpc}^{-1}$ 且 $z<0.5$ 时显著偏离高斯随机密度场的预期。这表明，对于有限体积的巡天，在这些尺度和红移处对系综平均能带功率进行无偏估计，可能比以往认为的更需要仔细评估非高斯误差。