包含非线性压力的三阶微扰理论

我们在不忽略压力梯度项的情况下，利用三阶微扰理论计算了非线性物质功率谱。我们首次以自洽的方式，考虑了一个由有压力和无压力两种物质成分组成的半现实系统，并将两者都展开至微扰的三阶。虽然有压力成分可以被等同于重子或中微子，但在本文中，我们主要利用Jeans长度不依赖于时间的玩具模型（即声速按1/a^{1/2}递减，其中a为标度因子）来探索非线性压力效应的物理机制。线性分析表明，在所谓的过滤尺度之下，功率谱相对于冷暗物质的功率谱受到了抑制。我们的非线性计算表明，给定声速下的实际过滤尺度比线性过滤尺度小，其比例因子取决于红移和Jeans长度。约40%的变化是常见的，我们的结果表明，当应用于重子时，如果使用线性过滤尺度来解释数据，则从Lyman-alpha森林流量功率谱中观测到的过滤尺度所推断出的星系际介质温度将被低估两倍。与过滤尺度立方成正比的过滤质量，也可能显著小于线性理论的预测，尤其是在低红移处，实际过滤质量可以比线性预测小三倍。最后，当应用于中微子时，我们发现中微子微扰甚至在自由流尺度之下也显著偏离线性微扰，因此中微子不能被视为线性微扰。