原始非高斯性与CMB及大尺度结构Minkowski 函数的解析公式
天体物理学
2011-02-11 v2
摘要
我们从原始非高斯性推导了宇宙微波背景 (CMB) 和大尺度结构 (LSS) 的Minkowski 函数的解析公式。这些公式使我们能够直接从CMB和LSS数据中估计非线性耦合参数 f_NL，而无需依赖于非高斯原始涨落的numerical 模拟。可以利用这些公式从高斯 realization 中估计 f_NL 的统计误差，后者比非高斯 realization 更快生成，能够充分考虑宇宙/抽样方差、束面积衰减、调查遮罩等因素。我们表明，来自威廉姆森微波各向异性探测器 (WMAP) 的CMB数据应能在68%置信水平下检测到 |f_NL| ≈ 40。Planck 数据应能检测到 |f_NL| ≈ 20。对于LSS数据，来自引力不稳定性和星系双偏 (galaxy biasing) 的后时期非高斯性会使其在低红移时期检测原始非高斯性更具挑战性。后时期效应在小尺度遮蔽了原始信号。需要对z>2的高红移星系调查覆盖约10 Gpc^3 体积，才能使LSS数据检测到 |f_NL| ≈ 100。Minkowski 函数与双谱 (bispectrum) 密切相关，因为Minkowski 函数以实空间定义，而双谱以傅里叶空间定义。这一特性使得Minkowski 函数在面对各向异性噪声、前景和调查遮罩等现实问题时，成为有用的工具。我们的形式化方法可轻易扩展至scale-dependent f_NL。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0607284,
title = {Primordial Non-Gaussianity and Analytical Formula for Minkowski Functionals of the Cosmic Microwave Background and Large-scale Structure},
author = {Chiaki Hikage and Eiichiro Komatsu and Takahiko Matsubara},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0607284},
year = {2011}
}
备注
16 pages, 5 figures, accepted for publication in ApJ (Vol. 653, 2006)