面向DESI巡天的星系实空间分布重构及宇宙学应用研究
批准号:
12103037
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
史峰
依托单位:
学科分类:
宇宙结构的形成和演化
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
史峰
中文摘要
本项目是发展一套基于星系实空间分布的宇宙学问题解决方案,围绕新一代红移巡天DESI项目,重点研究:(1)发展面向高红移大体积星系样本的红移畸变修正方法;(2) 重构最优宇宙学假设下的星系实空间分布及宇宙场(密度场、速度场、潮汐场);(3)实测星系实空间成团性及其演化特征;(4)发展星系实空间分布与弱引力透镜的联合限制;(5)测量出宇宙结构增长率、物质涨落振幅等宇宙学参数信号。进一步,本项目会开发一种基于星系实空间成团性的宇宙学模型限制新方法,给出标准宇宙学及多个主流引力模型参数的高精度测量,并最终建立一个检验理论模型所需的宇宙大尺度结构标准化数据库,包括重构样本、宇宙学参数和星系实空间成团性数据,为宇宙学和宇宙大尺度结构问题研究提供重要的数据支撑。
英文摘要
We will develop a solution to the cosmology problem based on the real-space distributions of the galaxies for the next-generation DESI survey. In detail, we will focus on (1) developing a method to correct redshift-space distortion for the high-redshift and large-volume galaxies; (2)reconstructing the real-space galaxies distributions and the cosmic field (density, velocity and tidal) under the best cosmology background; (3)measuring the real-space clustering with its evolution character; (4)combining the real-space galaxy clustering with galaxy-galaxy weak lensing for the cosmology; (5) measuring the growth rate, clustering amplitude of matter et al. Moreover, we will not only open up a new method to constrain the cosmology model based on the real-space clustering of the galaxies, but also build up a standard database (including the reconstructed samples, cosmic parameters, and real-space galaxies clustering signals) that is necessary and useful for testing the cosmology theory. The research will provide significant support for applying the DESI data to the study on cosmology and large-scale structure.
本项目以新一代DESI星系红移巡天为依托,围绕实空间物质场(包括密度场、速度场和潮汐场)的重构开展了系统性研究。物质场是星系巡天中蕴含的重要深层信息,其重构能够恢复实空间物质分布及成团性特征,为宇宙大尺度结构研究提供关键数据支撑。本项目发展了一套结合快速数值模拟与机器学习的暗物质场重构方法,构建了从星系分布到暗物质密度场的神经网络映射模型,并实现了速度场和潮汐场的无偏重构。..在研究过程中,我们构建了适用于DESI巡天特点的模拟星系样本和暗物质场数据,并系统评估了初始条件、宇宙学背景、光锥体积、天区选择、遮挡效应及流量限制等观测效应对重构结果的影响。研究结果表明,所开发方法不仅能够有效修正星系偏袒和红移畸变效应,还在不同初始条件和宇宙学背景下展现了良好的泛化能力。暗物质功率谱的还原精度在k<0.1 h/Mpc的尺度上达到1%,满足新一代星系巡天的高精度需求。..此外,速度场和潮汐场均实现了无偏还原。与传统方法相比,重构的速度场与真实场的相关性提升了12.2%,弥散度降低了27.1%;潮汐场的重构结果同样表现出优越性,能够准确识别出大尺度结构特征,包括星系团、纤维状结构、宇宙墙和空洞等。这表明重构的物质场与真实场在多尺度上保持了高度一致性,交叉功率谱相关系数显著提高,验证了AI技术在DESI巡天条件下进行实空间物质场重构的可行性。..本项目紧跟国际大规模星系巡天和学科发展趋势,所开发的重构技术可广泛适用于包括DESI和CSST在内的新一代大规模星系光谱巡天项目,对于推动宇宙大尺度结构研究发展具有重要科学意义。
国内基金
海外基金