引力演化、红移空间畸变与巨型中子在大尺度结构中的形态学特征

我们研究了宇宙中大尺度结构的形态学属性以及改变三维物质密度场 excursion-set 形态的物理过程。我们采用 Quijote N-body 模拟套件，研究初始高斯随机物质密度场如何被非线性引力演化、红移空间畸变和巨型中子自由流所改变。为量化这些效应，我们采用了包括 Minkowski Functionals、Betti 数、Minkowski Tensors 以及连通组件和空洞的尺寸和形状的局部测度等全面的形态学描述符。我们发现，引力演化在准线性尺度 $R_G \sim 10 h^{-1} \mathrm{Mpc}$ 处强烈扭曲 one-point 分布，并通过临界点的合并略微平滑场，其对最小值和墙 saddle 点的效应显著于对峰值。红移空间畸变产生最强的形态学信号，产生显著的各向异性，这些信号被 Minkowski Tensors 和局部形状测度可靠捕捉，源于大尺度流的相干性以及非线性 Finger-of-God 效应。相比之下，巨型中子引起约各向同性的小尺度结构抑制，略微降低 Minkowski Functionals 的振幅，但单个形状测度基本不变。我们进一步探讨了这些统计量对宇宙参数 $\Omega_m$、$n_s$ 和 $\sigma_8$ 变化的灵敏度，发现它们探测到 $\Omega_m$ 和 $n_s$ 的强烈退化组合，同时也通过 evolved 密度场的非高斯性对 $\sigma_8$ 表现出灵敏性。