类普朗克宇宙中物质功率谱的精确建模

我们使用一套高分辨率 $N$ 体模拟与最先进的微扰理论来改进预测非线性物质功率谱的 halofit 代码。我们将注意力限制在普朗克合作组最佳拟合参数附近。在大尺度上（$k\lesssim 0.07 h/{\rm Mpc}$），我们的模型计算 Bernardeau 等人（2012）多点传播子理论的 2-圈结果。在更小尺度上（$k \gtrsim 0.7 h/{\rm Mpc}$），我们过渡到一个平滑样条拟合模型，该模型刻画了 Takahashi 等人（2012）对 halofit2012 的重新校准与我们的模拟之间的差异。我们使用另一套模拟来探索功率谱对宇宙学参数变化的响应。具体地，我们考察：暗能量状态方程的随时间演化（$w_0$，$w_a$）；物质密度 $\Omega_m$；CDM 与重子的物理密度 $(\omega_c,\omega_b)$；以及原初功率谱振幅 $A_s$、谱指数 $n_s$ 及其跑动 $\alpha$。我们构造了修正函数，以改进 halofit 对宇宙学参数的依赖。我们新校准的模型以 $\lesssim1\%$ 的精度重现了我们的所有数据。包含各类系统误差，如 $N$ 体代码的选择、分辨率，并通过检视缩放的二阶导，我们估计在超立方体内精度为 $\lesssim3\%$：$w_0\in\{-1.05,-0.95\}$，$w_a\in\{-0.4,0.4\}$，$\Omega_{\rm m,0}\in\{0.21,0.4\}$，$\omega_{\rm c}\in\{0.1,0.13\}$，$\omega_{\rm b}\in\{2.0,2.4\}$，$n_{\rm s}\in\{0.85,1.05\}$，$A_s\in\{1.72\times 10^{-9},2.58\times 10^{-9}\}$，$\alpha\in\{-0.2,0.2\}$，直至 $k=9.0 h/{\rm Mpc}$ 且红移 $z=3$。在此范围之外，模型恢复为 halofit2012。