大尺度结构有效场论(EFTofLSS)中功率谱与模拟的精确比较

我们利用高精度数值模拟研究了大尺度结构有效场论(EFTofLSS)中两圈阶暗物质功率谱的预测。在我们所处的宇宙中，短距离非扰动可控的非线性扰动通过有效应力张量影响长距离涨落，该应力张量需要用作为长距离涨落场函数的抵消项来参数化。我们发现，在两圈阶必须包含三个抵消项：过密度 $\delta$ 中的线性项、$\delta^2$ 中的二次项，以及高阶导数项 $\partial^2\delta$。包含这三项后，两圈阶的 EFTofLSS 在红移 $z=0$ 时与模拟数据吻合至 $k\simeq 0.34 \,h\, {\rm Mpc}^{-1}$，在 $z=1$ 时吻合至 $k\simeq 0.55\,h\, {\rm Mpc}^{-1}$，在 $z=2$ 时吻合至 $k\simeq 1.1\,h\, {\rm Mpc}^{-1}$。在这些波数处，模拟的宇宙方差至少小至 $10^{-3}$，为理论与数据提供了高精度比较。该理论的实际适用范围受到未包含微扰论高阶项所带来的理论不确定性的影响（我们给出了估计），也受到潜在的数据过拟合的影响（我们也尝试解决）。由于在 EFTofLSS 中，与抵消项相关的耦合常数是未知的时间函数，我们展示了一种简单的参数化如何合理地描述其时间依赖性。总体而言，EFTofLSS 的 $k$ 适用范围远大于以往的分析技术，表明可接受高精度分析控制的宇宙学信息量可能远大于此前认为的程度。