基于莱曼α森林的物质场与重子声学振荡的多尺度推断

我们提出了一种新颖的贝叶斯方法，用于在准非线性区域联合重建宇宙物质密度场、本征速度和功率谱。我们基于多个类星体吸收光谱研究了该方法在莱曼α森林中的适用性。我们解决该问题的方法包括一个多尺度、非线性的两步方案，因为描述物质分布的统计量依赖于尺度，在小尺度（< 0.1 h^{-1} Mpc）上呈现强非高斯性，而在 >~10 h^{-1} Mpc 的尺度上接近对数正态分布。第一步是沿着红移 z~2-3 的类星体视线方向，基于物质统计的任意非高斯单变量模型，进行一维高分辨率物质密度重建。第二步是基于条件概率密度函数的吉布斯采样。物质密度场在实空间中使用哈密顿采样和泊松/伽马-对数正态模型进行采样，同时使用线性拉格朗日扰动理论修正红移畸变。对数正态变换变量（呈高斯分布，因此接近线性区域）的功率谱可以一致地使用逆伽马分布函数进行采样。我们通过数值 N 体模拟测试了我们的方法，模拟的计算体积足够大（> 1 h^{-3} Gpc^3），结果表明在线性功率谱在大于 >~20 h^{-1} Mpc 的尺度上得到了很好的恢复，即重子声学振荡（BAO）印记出现的相关范围。