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平滑航行还是粗糙攀登? -- 关于功率谱去波动与ShapeFit参数压缩的鲁棒性提升

宇宙学与河外天体物理 2025-12-10 v2

摘要

星系功率谱中的重子特征提供了紧密、时序解析的对宇宙膨胀历史的约束,但也使对功率谱宽带形状的测量(其中还包含珍贵的宇宙学信息)的测量复杂化。在ShapeFit的背景下,宽带信息被压缩为单个参数——在枢轴尺度上的功率谱斜率,该参数对物质辐射相等和重子抑制敏感。要计算此参数,需要完成两个步骤:1)平滑功率谱以消除重子振荡,2)计算功率谱比率在枢轴尺度上的导数。在本工作中,我们比较了十三种旨在分离宽带和振荡成分的方法,并检验其性能。不同去波动程序之间的系统不确定性最多为2,该参数对物质-辐射相等和重子抑制敏感。要计算此参数,需要完成两个步骤:1)平滑功率谱以消除重子振荡,2)计算功率谱比率在枢轴尺度上的导数。在本工作中,我们比较了十三种旨在分离宽带和振荡成分的方法,并检验其性能。不同去波动程序之间的系统不确定性最多为2%,取决于尺度。对于获得的斜率,我们显示去波动程序赋予50%的差异,但只要理论和数据管道一致,这对现有和正在进行的调查的精度来说,这并不关心。然而,这仍然激励了寻找更可靠提取斜率的方法。我们表明,对功率谱比率在取导数之前进行后处理可使斜率值远远更稳健。我们进一步研究了提取斜率的十一种方法,并突出了其中两个最成功的方法。我们通过研究不同宇宙学中斜率的行为以及其对宇宙学推断的影响,推导出斜率的系统不确定性mmσm,syst=0.023m+0.001\sigma_{m,\mathrm{syst}} = 0.023 |m| + 0.001。在物质功率谱中存在特征的宇宙学中,例如在早期暗能量宇宙学中,这一系统不确定性估计可能不一定成立,需要进一步调查。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.10578,
  title  = {Smooth sailing or ragged climb? -- Increasing the robustness of power spectrum de-wiggling and ShapeFit parameter compression},
  author = {Katayoon Ghaemi and Nils Schöneberg and Licia Verde},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.10578},
  year   = {2025}
}

备注

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