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利器。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，它包含了丰富的星系成团性信息。我们进一步使用统计手段分析数据，揭示宇宙大尺度结构，对暗能量性质研究至关重要。

随着宇宙的演化，探测的宇宙大尺度结构经历了非线性演化，造成宇宙学信息向高阶统计的泄漏。获取这部分星系成团性信息要利用超出两点统计的分析。但由于高阶统计的复杂性，对其测量和建模都具有一定挑战性，因此在宇宙学应用中存在瓶颈。

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，提出联合分析重构前和重构后星系密度场的方法，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），为高效地从星系巡天中获取宇宙学信息迈出了重要的一步。

为了实现新方法的实测数据应用, 研究团队开展了该系列研究的建模工作。利用高精度的N体模拟，发展了仿真器建模技术，成功建立重构前功率谱、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，其预测功率谱精度在1-10%。基于仿真器的宇宙学分析，研究团队发现宇宙物质密度，哈勃常数等宇宙学参数的限制精度获得显著提升。该系列工作为实测数据分析奠定了坚实的研究基础。

图1. 联合分析重构前和重构后星系密度场显著提升了Ω_m（物质密度），H₀ （哈勃常数）和 σ₈ （物质功率谱的振幅）。

该成果于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 Journal 966，35)。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。

论文链接：https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad2e01