Midiendo la complejidad de la red cósmica

Abstract

The cosmic web is the filamentary pattern in the spatial distribution of galaxies at large scales in the Universe. An alternative to descrbie these patterns is the constructions of graphs whose nodes are the galaxies. The statistical description of these graphs can be done in multiple ways. In this work we explore the statistical complexity on one of these graphs to characterize the cosmic web. This complexity is calculated on the probability of a node having n conections P(n). We compute this complexity as the product between the Shannon entropy S(P) and the Jensen-Shannon divergence between P(n) and the connection distribution of a random set of points R(n). With this definition we study the complexity of the cosmic web from simulations and observations. Our results show that complexity is a statistic capable of distinguishing simulated cosmic webs from one built from observations.

La red cósmica es el patrón filamentar formado por la distribución espacial de galaxias a grandes escalas en el Universo. Una opción para la descripción de estos patrones es la construcción de grafos que tienen como nodos a las galaxias de la red cósmica. A su vez, la descripción estadística de estos grafos se puede hacer de múltiples maneras. En este trabajo exploramos la complejidad estadística para cuantificar un grafo y caracterizar a la red cósmica. Esta complejidad utiliza la probabilidad de que un nodo tenga n conexiones P(n). Calculamos la complejidad como el producto de la entropía de Shannon S(P) y la divergencia de Jensen-Shannon entre P(n) y la distribución de conexiones de un conjunto aleatorio de puntos R(n). Con esta definición estudiamos la complejidad sobre la red cósmica en simulaciones y en observaciones. Nuestros resultados muestran que la complejidad es una estadística efectiva, capaz de diferenciar la red cósmica generada por simulaciones de la red cósmica existente en las observaciones.