先说清谱的单位
原初曲率扰动记为 。其无量纲功率 表示每单位对数波数的方差贡献。温度相对起伏 的角谱 也是无量纲。只有乘回平均温度的平方,才得到温度平方单位。
温度谱常画成 ,再把温度改用微开尔文。这个重标度把每个对数角尺度附近的功率放到较直观的高度。读公开文件时,先确认它给的是角功率还是重标度后的谱,也要确认温度单位。
转移函数把一个初始模式送到观测者
给定一个初始波数,转移函数 计算它最终在天空的某个多极上留下多少温度信号。它包括引力驱动、光子与重子运动、复合和传播。视线积分中的球 Bessel 函数负责把三维波形投成球面图案。
在平直背景、光速为一的共形坐标中,源函数 收集各时刻对温度的贡献。不同初始波数的功率再按转移函数平方相加,就得到理论角谱。这个过程已经对随机初始相位求了平均;它还不是我们恰好拥有的那一片天空。
下面的转移积分给出线性的未透镜温度谱。光经过后来的结构时,引力还会偏折方向,混合不同角尺度并抹平声学峰。CAMB 在未透镜谱之后另算这层重映射,网格保存的是有透镜平滑的温度谱。
距离变化能把峰列移到相近的位置
提高 Hubble 常数,同时改变常状态方程暗能量参数 ,可能让到末次散射的距离近似保持。若早期物理密度固定,声视界也变化较小,峰的角位置就接近。我们把这种不同参数给出相似预测的情况叫参数退化。
补偿只对部分观测有效。晚期势演化改变大角尺度温度,结构增长改变透镜,偏振和其他距离也提供不同方向的信息。比较两条温度峰列时,要看相对差异随多极如何变化,而不能只盯住第一峰。
固定空间平直、冷暗物质物理密度与其他初始参数,是这个实验的条件。若允许曲率、额外辐射或原初谱同时自由,退化方向会改变。声学峰给出很精确的角尺度,换成晚期成分时仍要带上这些条件。
算一对角尺度接近的背景
固定重子物理密度 及其他网格设置。参考背景取 、;对照取 、。第二组膨胀参数相当不同,末次散射声视界与横向距离之比却接近。
冻结网格给出的声学角尺度相差约百分之零点零零七二四,两条采样谱的第一峰都落在多极二百二十二。它们的宇宙年龄仍不同,约为 与 。相近的峰位置因此能容纳不同晚期膨胀史。
多极高于一百时,两谱的最大相对差约为百分之零点三五五,比下节测到的最大插值差还小。这个网格足以看出峰列近乎重合,却不足以把微小残差当成精密参数区分的证据。
实际计算与近似误差各占哪一层
交互实验冻结 CAMB 1.6.6 的七十五个节点。重子物理密度有三档,Hubble 常数与常状态方程参数各有五档;采用平直背景和 PPF 暗能量处理,其他设置写入生成脚本。浏览器在网格内插值有透镜的标量温度谱;它不向网格外外推。
六个内部留出点另用更高精度计算。多极不低于三十的检查中,逐点最大相对差约百分之零点八零四,最大均方根相对差约百分之零点三五五。这六个检查点不能给出整个区域的统一误差上界;数字衡量网格插值和数值设置的联合差异。
完整算例可以从一个网格节点开始:先复算该节点,确认读出的谱与保存值一致;再选相邻节点中点,与留出的高精度计算比较。前一步检查读取,后一步检验近似。若想用这种网格做精密似然,必须把插值误差与所需数据精度比较,必要时加密网格。