Rekonstruktion von kosmologischen Dichte- und Geschwindigkeitsfeldern in der Lagrangian-Zel'dovich-Approximation

Wir präsentieren ein Verfahren zur Rekonstruktion von kosmologischen Dichte- und Geschwindigkeitsfeldern unter Verwendung des Lagrangian-Zel'dovich-Formalismus. Das Verfahren beinhaltet das Finden der Least-Action-Lösung für gerade Teilchenbahnen in einem sich entwickelnden Dichtefeld. Unser Ausgangspunkt ist die finale, entwickelte Dichte, sodass wir im Grunde den standardmäßigen Zel'dovich-Approximation-Prozess rückwärts durchführen. Mit einem einfachen numerischen Algorithmus sind wir in der Lage, die Action für die Trajektorien von mehreren Millionen Partikeln zu minimieren. Wir wenden unser Verfahren auf die entwickelte Dichte an, die aus N-Körper-Simulationen verschiedener vom kalten dunklen Materie (CDM) dominiertener Universen stammt, und testen sowohl die Vorhersage für das gegenwärtige Geschwindigkeitsfeld als auch die für das anfängliche Dichtefeld. Das Verfahren ist einfach anzuwenden, reproduziert die Genauigkeit der vorwärts gerichteten Zel'dovich-Approximation und funktioniert auch direkt im Rotverschiebungsraum mit minimalen Modifikationen.