BAHAMAS 项目：跑动标量谱指数对大尺度结构的影响

近来对宇宙微波背景（CMB）与莱曼阿尔法森林的分析表明，存在轻微偏离幂律原初物质功率谱（即所谓的负“跑动”）的倾向。我们使用 BAHAMAS 宇宙学流体动力学模拟套件的扩展版本，在 Planck CMB 约束下初始化模拟，以探究跑动标量谱指数对大尺度结构（LSS）的影响。我们聚焦于 5 个关键统计量：i) 非线性物质功率谱；ii) 暗晕质量函数；iii) 暗晕两点自相关函数；iv) 总质量暗晕密度轮廓；v) 暗晕浓度-质量关系。就物质功率谱而言，我们发现跑动标量谱指数影响了本研究中考察的所有 k 尺度，负（正）跑动导致功率的放大（抑制）。这些效应应能被 LSST 与 Euclid 等即将开展的巡天轻易探测到。在取样的质量范围内，正跑动导致星系群与星系团质量的增加，而偏好的负跑动导致低质量（M <~ 10^13 M_solar）暗晕质量的减小，但最高质量（M >~ 10^13 M_solar）暗晕质量增加。质量变化通常局限在 5–10%，虽不可忽略，但仅凭其本身无法调和原初 CMB 与星系团计数之间声称的张力。我们发现跑动并不显著改变匹配暗晕密度轮廓的形状，仅改变其幅值。最后，我们证明由跑动标量谱指数引起的对 LSS 的观测效应，与重子效应的那些效应可分离，通常精度达几个百分点。