国家天文台研究团队建立高精度星系功率谱仿真器
国家天文台研究团队建立高精度星系功率谱仿真器
大规模星系红移巡天是探索宇宙的重要工具。通过测量大量遥远天体的光谱，我们可以获取星系在宇宙空间的位置分布，这包含了丰富的星系成团性信息。进一步使用统计手段分析这些数据，可以帮助我们揭示宇宙的大尺度结构，这对于研究暗能量的性质至关重要。
随着宇宙的演化，探测到的宇宙大尺度结构经历了非线性演化，导致宇宙学信息向高阶统计泄漏。为了获取这部分星系成团性信息，需要利用超出两点统计的分析方法。然而，高阶统计的复杂性使得其测量和建模都面临挑战，因此在宇宙学应用中存在一定的瓶颈。
国家天文台研究团队与国际同行基于星系密度场重构技术，提出了一种联合分析重构前和重构后星系密度场的方法。研究发现，大部分高阶信息可以有效地从两点统计中提取（王钰婷等, 2024, Communications Physics 7, 130），这为从星系巡天中高效获取宇宙学信息迈出了重要一步。
为了实现新方法在实测数据中的应用，研究团队开展了相关的建模工作。他们利用高精度的N体模拟，发展了仿真器建模技术，成功建立了重构前功率谱、重构后功率谱以及重构前后密度场的交叉功率谱的高精度仿真器。仿真器预测功率谱的精度在1-10%之间。基于仿真器的宇宙学分析显示，研究团队对宇宙物质密度、哈勃常数等宇宙学参数的限制精度获得了显著提升。这一系列工作为实测数据分析奠定了坚实的基础。
图1. 联合分析重构前和重构后星系密度场显著提升了Ωm（物质密度）、H0（哈勃常数）和σ8（物质功率谱的振幅）。
这项成果于2024年4月24日在线发表于国际天文学期刊《天体物理学杂志》(2024,The Astrophysical Journal966，35)。国家天文台副研究员王钰婷（第11批青促会会员）为论文第一作者和通讯作者。
此项研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院青年创新促进会、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队等项目的资助。