修改引力光锥模拟项目 I：物质与晕分布的统计

我们引入了一组四个极高分辨率的宇宙学模拟，用于探索 $f(R)$ 引力，在 $768\,h^{-1}\textrm{Mpc}$ 和 $1536\,h^{-1}\textrm{Mpc}$ 的模拟盒中各包含 $2048^3$ 个粒子，分别针对 $|\overline{f_{R0}}| = 10^{-5}$ 模型和 $\Lambda$CDM 对比宇宙，使该组模拟成为迄今为止最大规模的 $f(R)$ 引力模拟。为了模拟真实观测，这些模拟包含了连续的 2D 和 3D 光锥输出，专门用于研究修改引力中的透镜和团簇统计。在本工作中，我们对广泛尺度范围内的 $f(R)$ 引力物质功率谱进行了详细的分析和分辨率研究。我们还分析了光锥上的角物质功率谱和透镜收敛。此外，我们研究了修改引力对晕质量函数、物质与晕自相关函数、线性晕偏置以及浓度-质量关系的影响。我们发现 $f(R)$ 引力的影响通常在较小尺度上更大，并随红移降低而增加。将我们的模拟与最先进的流体动力学模拟进行比较，我们证实了在较小尺度上 $f(R)$ 引力与重子反馈在物质功率谱中存在简并性，但也发现 $k = 1\, h\, {\rm Mpc}^{-1}$ 附近的尺度有望区分这两种效应。透镜收敛功率谱在 $f(R)$ 引力中有所增加。有趣的是，现有的数值拟合总体上与我们的标准引力和修改引力模拟吻合良好，但在非线性尺度上往往高估了它们的相对差异达几个百分点。我们还发现，与广义相对论相比，$f(R)$ 引力中的晕偏置较低，而对于未屏蔽的晕，晕浓度则有所增加。