利用 COLA 研究大尺度结构对修正引力的探测

我们研究了两种修正引力（MG）理论 $f(R)$ 与 nDGP 对三种大尺度结构探测手段——实空间功率谱估计量 $Q_0$、双谱与空洞——的影响，并针对这些探测量的预测，将快速近似 COLA 模拟与完整 $N$ 体模拟进行比对验证。我们发现，利用红移空间功率谱的前三个偶多极矩来估计 $Q_0$，足以复现晕与星系目录中实空间功率谱的 MG 增强因子。通过分析暗物质（DM）的双谱与约化双谱，我们表明 DM 双谱中存在的强 MG 信号主要源于被增强的功率谱。我们警示在模拟中采用屏蔽近似，因为这忽略了可在 DM 层次上源出显著 MG 双谱信号的非线性贡献，但我们认为这对于红移空间星系双谱并非问题，因其信号由非线性星系偏倚主导。最后，我们利用 ZOBOV 分水岭算法在星系模拟目录上寻找空洞。为在空洞-星系互相关函数中应用红移空间畸变（RSD）的线性模型，我们首先考察了 MG 对进入 RSD 模型的空洞轮廓的影响。我们在 nDGP 理论的积分密度、速度弥散与径向速度轮廓中发现了相关的 MG 信号。对线性增长率拟合 RSD 模型，我们在 nDGP 模型中恢复了线性理论预言，其比 $\Lambda$CDM 预言在 $3 \sigma$ 水平上更大。在 $f(R)$ 理论中，我们不能 naive 地将拟合结果与线性理论预言比较，因其依赖于尺度，但我们得到了与 $\Lambda$CDM 预言一致的结果。