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稀疏协方差:离散天空观测样本估计相关函数时的一种不确定性来源

宇宙学与河外天体物理 2025-06-24 v3 数据分析、统计与概率

摘要

天体物理学可观测量高度依赖诸如两点相关函数等概括统计量。在许多实际情况下(例如弱引力星系形成),这些相关函数是从随机分布在天空中的有限、离散测量样本中估计的。结果必然取决于所选取的样本本身, regardless of any experimental noise。这种样本依赖性是天体物理可观测量的一种不确定性来源,我将其称为稀疏协方差。本文提出了稀疏协方差的数学定义和通用计算方法。然后应用于具体的星系形成案例,表明稀疏协方差主要增强了形状噪声,其幅度由银河的 apparent 偏斜程度决定,而非其本征偏斜程度。总体而言,当 individual measurements in the sample 的信噪比与或等于 1 时,稀疏协方差是不可忽略的。

关键词

引用

@article{arxiv.2502.18327,
  title  = {Sparsity covariance: a source of uncertainty when estimating correlation functions with a discrete sample of observations in the sky},
  author = {Pierre Fleury},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2502.18327},
  year   = {2025}
}

备注

13 + 4 pages, 7 figures. v2: added illustration with KiDS1000 covariance; typos corrected in Eqs. (69), (70); added references; version accepted for publication in the Open Journal of Astrophysics; v3: added reference