Producing thousands of simulations of the dark matter distribution in the Universe with increasing precision is a challenging but critical task to facilitate the exploitation of current and forthcoming cosmological surveys. Many inexpensive substitutes to full $N$-body simulations have been proposed, even though they often fail to reproduce the statistics of the smaller, non-linear scales. Among these alternatives, a common approximation is represented by the lognormal distribution, which comes with its own limitations as well, while being extremely fast to compute even for high-resolution density fields. In this work, we train a generative deep learning model, mainly made of convolutional layers, to transform projected lognormal dark matter density fields to more realistic dark matter maps, as obtained from full $N$-body simulations. We detail the procedure that we follow to generate highly correlated pairs of lognormal and simulated maps, which we use as our training data, exploiting the information of the Fourier phases. We demonstrate the performance of our model comparing various statistical tests with different field resolutions, redshifts and cosmological parameters, proving its robustness and explaining its current limitations. When evaluated on 100 test maps, the augmented lognormal random fields reproduce the power spectrum up to wavenumbers of $1 \ h \ \rm{Mpc}^{-1}$, and the bispectrum within 10%, and always within the error bars, of the fiducial target simulations. Finally, we describe how we plan to integrate our proposed model with existing tools to yield more accurate spherical random fields for weak lensing analysis.


翻译:对宇宙暗物质分布进行数千次模拟,以越来越精确的方式对宇宙暗物质分布进行模拟,是一项艰巨但关键的任务,有助于利用当前和即将进行的宇宙调查。提出了许多廉价的全新美元模拟替代品,尽管它们往往不能复制较小非线性比例的统计。在这些替代办法中,一个共同的近似以逻辑正常分布为代表,这种分布也有其自身的局限性,同时非常快地甚至可以计算出高分辨率密度字段。在这项工作中,我们训练了一个基因化的深层次学习模型,主要由卷轴层制成,将预测的正态暗物质密度字段转换成更现实的暗物质地图,这是从全新美元模拟中获得的。我们详细介绍了我们用来生成高度关联的对正态和模拟地图的相配对程序,我们用它来作为培训数据,同时利用四级的信息。我们展示了模型的性能将各种统计测试与不同的实地分辨率、变换和宇宙学参数进行比较,证明它的稳健性和解释其目前的局限性。在100个测试地图上,我们不断加强的正正正正值字段, 复制了我们10号的正正值的正值 和正谱性平方平方平方平方平平平平平平平方平方平方平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平的平的平的平的平平平平平平平平平平平的平的平的平的平的平的平的平的平的平的平的平的平的平的平的平的平程图。

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