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物质三谱:理论建模与 N 体模拟比较

宇宙学与河外天体物理 2023-05-04 v2

摘要

功率谱长期以来一直是大规模结构宇宙学分析的主力汇总统计量。然而,引力非线性演化将有价值的宇宙学信息从两点统计量(如功率谱)转移到高阶关联中。此外,关于原初非高斯信号的信息也存在于高阶关联中。若不加以利用,这些信息将保持隐藏。尽管三点函数(或双谱)即便未被广泛研究也已应用于数据,但关于四点/三谱的讨论十分有限。这是因为该统计量具有高维性(实空间中斜四边形具有 6 个自由度),且斜四边形数量巨大,使得三谱在数值与算法上极具挑战。本文通过引入 i-三谱(一种仅依赖于四个 kk 模模长的积分三谱)来应对这一挑战。我们基于一组 5000 个 \textsc{Quijote} N 体模拟,在实空间与红移空间中建模并测量了物质 i-三谱,发现直至中等非线性尺度,模拟输出与模型均吻合良好。利用由模拟估计的功率谱、双谱与 i-三谱联合数据矢量协方差矩阵,我们开始量化 i-三谱所提供的附加价值。特别地,我们预测了 i-三谱对局域原初非高斯性振幅参数 fnlf_\mathrm{nl}gnlg_\mathrm{nl} 约束的改进。例如,使用完整联合数据矢量,我们预测实空间(红移空间)中 fnlf_\mathrm{nl} 的约束比不含 i-三谱时缩小至多两倍(约 32%32\%)。

关键词

引用

@article{arxiv.2009.02290,
  title  = {Matter trispectrum: theoretical modelling and comparison to N-body simulations},
  author = {Davide Gualdi and Sergi Novell-Masot and Héctor Gil-Marín and Licia Verde},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2009.02290},
  year   = {2023}
}

备注

accepted: 6th of November 2020, published: 11th of January 2021 , 64 pages (35 pages for the main text), 15 figures