模拟中暗物质晕内禀对齐的功率谱

我们利用一套 $N$ 体模拟,在 $\Lambda$CDM 模型中研究暗物质晕形状与周围大尺度结构的内禀对齐(IA)。为此,我们开发了一种基于 $E$/$B$ 模式分解的新方法,用于测量晕形状的 $E$ 模式场与物质/晕分布的三维功率谱的多极矩 $P_{\delta E}^{(\ell)}(k)$(或 $P^{(\ell)}_{{\rm h}E}$),以及 $E$ 模式自功率谱的多极矩 $P^{(\ell)}_{EE}(k)$。IA 功率谱在线性到非线性尺度上具有非零振幅,且在 $k\lesssim 0.1~h~{\rm Mpc}^{-1}$ 的大尺度振幅通过常数系数($A_{\rm IA}$)与物质功率谱相关,类似于星系或晕密度场的线性偏倚参数。我们发现,在非线性尺度 $k\gtrsim 0.1~h~{\rm Mpc}^{-1}$ 处的交叉与自功率谱 $P_{\delta E}$ 和 $P_{EE}$ 相对于物质功率谱表现出不同的 $k$ 依赖性,表明常用于模拟宇宙剪切信号污染的非线性对齐模型不成立。IA 功率谱呈现重子声学振荡,并随不同质量、红移和宇宙学参数($\Omega_{\rm m}, S_8$)的晕样本而变化。IA 功率谱的累积信噪比约为晕密度功率谱的 60%,其中超样本协方差对总协方差有显著贡献。因此,我们的结果表明,除了标准的星系密度功率谱外,从成像和光谱巡天在天空重叠区域测量的星系形状 IA 功率谱可用于探测底层物质功率谱、原初曲率扰动和宇宙学参数。