天体物理学 > 宇宙学与非星系天体物理学
[提交于 2020年11月20日
(v1)
,最后修订 2024年3月1日 (此版本, v3)]
标题: 深度学习在宇宙结构形成中的见解
标题: Deep learning insights into cosmological structure formation
摘要: 线性初始条件在早期宇宙中演变为晚期的暗物质晕可以使用宇宙学模拟来计算。 然而,对这一复杂过程的理论理解仍然难以捉摸;特别是初始条件中的各向异性信息在确定最终暗物质晕质量中的作用仍然是一个长期存在的谜题。 在这里,我们建立了一个深度学习框架来研究这个问题。 我们训练了一个三维卷积神经网络(CNN),从初始条件预测暗物质晕的质量,并全面量化初始密度场各向同性和各向异性方面关于最终晕质量的信息量。 我们发现,各向异性在球面平均密度场所包含的信息基础上,增加了一小部分但统计上显著的信息。 然而,最终质量预测的整体散射不会因这种额外信息而定性改变,仅从0.9 dex减少到0.7 dex。 鉴于这种微小的改进,我们的结果表明,初始密度场的各向同性方面基本上已经饱和了关于最终晕质量的相关信息。 因此,与其直接寻找初始条件各向异性中编码的信息,更可行的方法是基于如扰动理论等近似动力学信息来提高晕质量预测的准确性与速度。 更广泛地说,我们的结果表明,深度学习框架可以成为提取宇宙结构形成物理洞察力的强大工具。
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