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Efficient computation of nonlinear corrections to the matter power spectrum using the time renormalization group

Vollmer, Adrian

German Title: Effiziente Berechnung von nichtlinearen Korrekturen zum Materie-Powerspektrum mit Hilfe der "time renormalization group"

PDF, English - main document
Download (1MB) | Lizenz: Creative Commons LizenzvertragEfficient computation of nonlinear corrections to the matter power spectrum using the time renormalization group by Vollmer, Adrian underlies the terms of Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 Germany

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We develop a new technique to compute the nonlinear matter power spectrum up to BAO scales at present time using the Time Renormalization Group. The great advantage of our method is a significant decrease in runtime. Overall, our numerical implementation yields a speedup of a factor of 50 when compared to similar implementations, leading to a runtime that is as little as six seconds.

As a first application, we investigate how sensitive the constraints obtained from the Fisher matrix are to the source of nonlinear corrections. The results from these sources may agree, but because the Fisher matrix depends on derivatives it is not immediately obvious that we can expect agreement here as well. We find hints that there may be substantial differences.

Unrelated to this, we perform a weak lensing Fisher matrix analysis on the anisotropic stress eta = -Phi/Psi in a completely model-independent way. We cover different cases where we, among others, allow \eta to vary with time and scale and where it takes the Horndeski parameterization. We find that, in the best case, eta can be constrained by future Euclid-like surveys together with supernovae data to within 1%, and to within 60% or better in the Horndeski case.

Translation of abstract (German)

Wir entwickeln ein neues Verfahren, um mittels der Time Renormalization Group das heutige nichtlineare Materie-Powerspektrum bis zur BAO-Skala zu berechnen. Der große Vorteil unserer Methode ist eine signifikante Reduktion in der Laufzeit. Insgesamt erreicht unsere numerische Implementation eine Beschleunigung um den Faktor 50 im Vergleich zu ähnlichen Implementationen, sodass eine Laufzeit von nur sechs Sekunden erreicht wird.

Als erste Anwendung untersuchen wir, inwiefern nichtlineare Korrekturen von verschiedenen Quellen die Fehler beeinflussen, die man durch Verwendung der Fishermatrix erhält. Die Ergebnisse dieser Quellen mögen übereinstimmen, aber da die Fishermatrix von Ableitungen abhängt, ist es nicht sofort offensichtlich, dass wir hier ebenfalls Übereinstimmung erwarten können. Wir finden Hinweise darauf, dass erhebliche Unterschiede vorkommen können.

Unabhängig davon führen wir eine Fishermatrixanalyse für Beobachtungen schwacher Gravitationslinsen durch, die komplett modellunabhängig den anisotropischen Druck eta=-Phi/Psi einschränkt. Wir behandeln verschiedene Fälle, in denen wir unter anderem eta als zeit- und skalenabhängig betrachten oder in denen es die Horndeskiparametrisierung annimmt. Es zeigt sich, dass eta durch zukünftige Euclid-artige Beobachtungen zusammen mit Supernovaedaten im besten Fall mit einer Genauigkeit von 1% gemessen werden kann, und im Horndeskifall mit höchstens 60%.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Amendola, Prof. Dr. Luca
Date of thesis defense: 19 November 2014
Date Deposited: 02 Dec 2014 13:44
Date: 2014
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute for Theoretical Physics
Subjects: 530 Physics
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