| 1 | #include "machdefs.h" | 
|---|
| 2 | #include <iostream> | 
|---|
| 3 | #include <stdlib.h> | 
|---|
| 4 | #include <stdio.h> | 
|---|
| 5 | #include <string.h> | 
|---|
| 6 | #include <math.h> | 
|---|
| 7 | #include <unistd.h> | 
|---|
| 8 |  | 
|---|
| 9 | #include "pexceptions.h" | 
|---|
| 10 | #include "cspline.h" | 
|---|
| 11 |  | 
|---|
| 12 | #include "constcosmo.h" | 
|---|
| 13 | #include "cosmocalc.h" | 
|---|
| 14 | #include "geneutils.h" | 
|---|
| 15 |  | 
|---|
| 16 | namespace SOPHYA { | 
|---|
| 17 |  | 
|---|
| 18 | /////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 19 | //*********************** CosmoCalc *********************// | 
|---|
| 20 | /////////////////////////////////////////////////////////// | 
|---|
| 21 |  | 
|---|
| 22 | //---------------------------------------------------------- | 
|---|
| 23 | // flat = 0 : do not set Otot=1, compute Otot from others | 
|---|
| 24 | //      = 1 : change Omatter to get Otot=1 | 
|---|
| 25 | //      = 2 : change Olambda to get Otot=1 | 
|---|
| 26 | //      = 3 : change Orelat to get Otot=1 | 
|---|
| 27 | // usespline = "true" : compute integrale then use spline to extrapolate | 
|---|
| 28 | //           = "false" : compute integrale everytime | 
|---|
| 29 | // zmax : maximum redshift(only if usespline=true) | 
|---|
| 30 |  | 
|---|
| 31 | CosmoCalc::CosmoCalc(unsigned short flat,bool usespline,double zmax) | 
|---|
| 32 | : _flat(flat), | 
|---|
| 33 | _zold(-1.) , _integval(0.), | 
|---|
| 34 | _usespline(usespline), _computespl(true), _zmax(zmax), _spline(NULL), | 
|---|
| 35 | _nspl(0), _xspl(NULL), _yspl(NULL) | 
|---|
| 36 | { | 
|---|
| 37 | if(_usespline && _zmax<=0.) { | 
|---|
| 38 | cout<<"CosmoCalc::CosmoCalc: Error bad _zmax value    zmax="<< _zmax<<endl; | 
|---|
| 39 | throw ParmError("CosmoCalc::UseSpline: Error bad _zmax value"); | 
|---|
| 40 | } | 
|---|
| 41 | DefaultParam(); | 
|---|
| 42 | SetInteg(); | 
|---|
| 43 | } | 
|---|
| 44 |  | 
|---|
| 45 | CosmoCalc::CosmoCalc(CosmoCalc& univ) | 
|---|
| 46 | : _spline(NULL), _xspl(NULL), _yspl(NULL) | 
|---|
| 47 | { | 
|---|
| 48 | Clone(univ); | 
|---|
| 49 | if(_usespline && _zmax<=0.) { | 
|---|
| 50 | cout<<"CosmoCalc::CosmoCalc: Error bad _zmax value    zmax="<< _zmax<<endl; | 
|---|
| 51 | throw ParmError("CosmoCalc::UseSpline: Error bad _zmax value"); | 
|---|
| 52 | } | 
|---|
| 53 | } | 
|---|
| 54 |  | 
|---|
| 55 | CosmoCalc::~CosmoCalc(void) | 
|---|
| 56 | { | 
|---|
| 57 | if(_spline != NULL) delete _spline; _spline = NULL; | 
|---|
| 58 | if(_xspl != NULL) delete [] _xspl; _xspl = NULL; | 
|---|
| 59 | if(_yspl != NULL) delete [] _yspl; _yspl = NULL; | 
|---|
| 60 | } | 
|---|
| 61 |  | 
|---|
| 62 | void CosmoCalc::Clone(CosmoCalc& univ) | 
|---|
| 63 | { | 
|---|
| 64 | _flat = univ._flat; | 
|---|
| 65 | _h100 = univ._h100; | 
|---|
| 66 | _H0 = univ._H0; | 
|---|
| 67 | _Olambda0 = univ._Olambda0; | 
|---|
| 68 | _W0 = univ._W0; | 
|---|
| 69 | _Omatter0 = univ._Omatter0; | 
|---|
| 70 | _Obaryon0 = univ._Obaryon0; | 
|---|
| 71 | _Orelat0 = univ._Orelat0; | 
|---|
| 72 | _Otot0 = univ._Otot0; | 
|---|
| 73 | _Ocurv0 = univ._Ocurv0; | 
|---|
| 74 | _Dhubble = univ._Dhubble; | 
|---|
| 75 |  | 
|---|
| 76 | _dperc = univ._dperc; | 
|---|
| 77 | _dzinc = univ._dzinc; | 
|---|
| 78 | _dzmax = univ._dzmax; | 
|---|
| 79 | _glorder = univ._glorder; | 
|---|
| 80 | if(_xgausl.size()>0) { | 
|---|
| 81 | _xgausl.resize(0); _wgausl.resize(0); | 
|---|
| 82 | for(int i=0;i<(int)_xgausl.size();i++) { | 
|---|
| 83 | _xgausl.push_back(univ._xgausl[i]); | 
|---|
| 84 | _wgausl.push_back(univ._wgausl[i]); | 
|---|
| 85 | } | 
|---|
| 86 | } | 
|---|
| 87 |  | 
|---|
| 88 | _zold = -1.; | 
|---|
| 89 | _integval = -1.; | 
|---|
| 90 |  | 
|---|
| 91 | _usespline = univ._usespline; | 
|---|
| 92 | _computespl = true; | 
|---|
| 93 | _zmax = univ._zmax; | 
|---|
| 94 | _nspl = 0; | 
|---|
| 95 | if(_spline) delete _spline; _spline = NULL; | 
|---|
| 96 | if(_xspl) delete [] _xspl; _xspl = NULL; | 
|---|
| 97 | if(_yspl) delete [] _yspl; _yspl = NULL; | 
|---|
| 98 | } | 
|---|
| 99 |  | 
|---|
| 100 | //---------------------------------------------------------- | 
|---|
| 101 | // On change le zmax de la cosmologie | 
|---|
| 102 | void CosmoCalc::ChangeZmax(double zmax,double dzinc,double dzmax) | 
|---|
| 103 | { | 
|---|
| 104 | _zmax = zmax; | 
|---|
| 105 | if(dzinc<=0. ) dzinc = _dzinc; | 
|---|
| 106 | if(dzmax<=0.)  dzmax = _dzmax; | 
|---|
| 107 | cout<<"CosmoCalc::ChangeZmax: zmax="<<_zmax<<" dzinc="<<dzinc<<" dzmax="<<dzmax<<endl; | 
|---|
| 108 | SetInteg(_dperc,dzinc,_dzmax,_glorder); | 
|---|
| 109 | } | 
|---|
| 110 |  | 
|---|
| 111 | //---------------------------------------------------------- | 
|---|
| 112 | // On va couper l'intervalle entre [0,zmax]: | 
|---|
| 113 | // On parcourt [0,zmax] par pas de dzinc | 
|---|
| 114 | // et on cree un intervalle | 
|---|
| 115 | //     - si la fonction varie de plus de "dperc" | 
|---|
| 116 | //     - ou si l'increment en z est superieur a "dzmax" | 
|---|
| 117 | void CosmoCalc::SetInteg(double dperc,double dzinc,double dzmax,unsigned short order) | 
|---|
| 118 | { | 
|---|
| 119 | _dperc = dperc; _dzinc = dzinc; _dzmax = dzmax; | 
|---|
| 120 |  | 
|---|
| 121 | if(_dperc<=0.) _dperc = 0.01; | 
|---|
| 122 |  | 
|---|
| 123 | if(_dzinc<=0.) _dzinc = _zmax/100.; | 
|---|
| 124 | if(_dzinc>=_zmax/2.) _dzinc = _zmax/2.; // Protection against big dzinc | 
|---|
| 125 |  | 
|---|
| 126 | if(_dzmax<=0.) _dzmax = _zmax; | 
|---|
| 127 | if(_dzmax<_dzinc) _dzmax = _dzinc; | 
|---|
| 128 |  | 
|---|
| 129 | _glorder = order; | 
|---|
| 130 | if(_glorder<=1) _glorder = 4; | 
|---|
| 131 | Compute_GaussLeg(_glorder,_xgausl,_wgausl,0.,1.); | 
|---|
| 132 |  | 
|---|
| 133 | _computespl=true; | 
|---|
| 134 | } | 
|---|
| 135 |  | 
|---|
| 136 |  | 
|---|
| 137 | void CosmoCalc::PrtInteg(void) | 
|---|
| 138 | { | 
|---|
| 139 | printf("CosmoCalc::PrtInteg: dperc=%g dzinc=%g dzmax=%g glorder=%hu\n",_dperc,_dzinc,_dzmax,_glorder); | 
|---|
| 140 | } | 
|---|
| 141 |  | 
|---|
| 142 | void CosmoCalc::SetObaryon0(double v) | 
|---|
| 143 | { | 
|---|
| 144 | _Obaryon0 = v; | 
|---|
| 145 | if(_Obaryon0<0.) { | 
|---|
| 146 | cout<<"CosmoCalc::SetObaryon0: Error bad _Obaryon0 value: "<<_Obaryon0<<endl; | 
|---|
| 147 | throw ParmError("CosmoCalc::SetObaryon0: Error bad _Obaryon0 value"); | 
|---|
| 148 | } | 
|---|
| 149 | } | 
|---|
| 150 |  | 
|---|
| 151 | void CosmoCalc::SetDynParam(double h100,double om0,double or0,double ol0,double w0) | 
|---|
| 152 | { | 
|---|
| 153 | _computespl=true; | 
|---|
| 154 |  | 
|---|
| 155 | _h100 = h100; | 
|---|
| 156 | _H0 = 100. * _h100 ; | 
|---|
| 157 | _Dhubble = SpeedOfLight_Cst / _H0; | 
|---|
| 158 |  | 
|---|
| 159 | _Omatter0 = om0; | 
|---|
| 160 | _Orelat0 = or0; | 
|---|
| 161 | _Olambda0 = ol0; | 
|---|
| 162 | _W0 = w0; | 
|---|
| 163 | _Otot0 = _Olambda0 + _Omatter0 + _Orelat0; | 
|---|
| 164 | _Ocurv0 = 1. - _Otot0; | 
|---|
| 165 | if( _h100<0. || _Omatter0<0. || _Orelat0<0. || _Olambda0<0. ) { | 
|---|
| 166 | cout<<"CosmoCalc::SetDynParam: Error bad parameter value"<<endl; | 
|---|
| 167 | throw ParmError("CosmoCalc::SetDynParam: Error bad parameter value"); | 
|---|
| 168 | } | 
|---|
| 169 | if(_flat==0) return; | 
|---|
| 170 |  | 
|---|
| 171 | _Otot0 = 1.; _Ocurv0 = 0.; | 
|---|
| 172 | if(_flat==1) { | 
|---|
| 173 | _Omatter0 = _Otot0 - _Olambda0 - _Orelat0; | 
|---|
| 174 | if( _Omatter0<0. ) { | 
|---|
| 175 | cout<<"CosmoCalc::SetDynParam: Error bad _Omatter0 value: "<<_Omatter0<<endl; | 
|---|
| 176 | throw ParmError("CosmoCalc::SetDynParam: Error bad _Omatter0 value"); | 
|---|
| 177 | } | 
|---|
| 178 | return; | 
|---|
| 179 | } | 
|---|
| 180 |  | 
|---|
| 181 | //-- | 
|---|
| 182 | if(_flat==2) { | 
|---|
| 183 | _Olambda0 = _Otot0 - _Omatter0 - _Orelat0; | 
|---|
| 184 | if( _Olambda0<0. ) { | 
|---|
| 185 | cout<<"CosmoCalc::SetDynParam: Error bad _Olambda0 value: "<<_Olambda0<<endl; | 
|---|
| 186 | throw ParmError("CosmoCalc::SetDynParam: Error bad _Olambda0 value"); | 
|---|
| 187 | } | 
|---|
| 188 | return; | 
|---|
| 189 | } | 
|---|
| 190 |  | 
|---|
| 191 | //-- | 
|---|
| 192 | if(_flat==3) { | 
|---|
| 193 | _Orelat0 = _Otot0 - _Omatter0 - _Olambda0; | 
|---|
| 194 | if( _Orelat0<0. ) { | 
|---|
| 195 | cout<<"CosmoCalc::SetDynParam: Error bad _Orelat0 value: "<<_Orelat0<<endl; | 
|---|
| 196 | throw ParmError("CosmoCalc::SetDynParam: Error bad _Orelat0 value"); | 
|---|
| 197 | } | 
|---|
| 198 | return; | 
|---|
| 199 | } | 
|---|
| 200 |  | 
|---|
| 201 | cout<<"CosmoCalc::SetDynParam: Error bad _flat value: "<<_flat<<endl; | 
|---|
| 202 | throw ParmError("CosmoCalc::SetDynParam: Error bad _flat value"); | 
|---|
| 203 |  | 
|---|
| 204 | } | 
|---|
| 205 |  | 
|---|
| 206 | void CosmoCalc::DefaultParam(void) | 
|---|
| 207 | { | 
|---|
| 208 | _computespl=true; | 
|---|
| 209 |  | 
|---|
| 210 | double h100 = 0.71; | 
|---|
| 211 | double ol0 = 0.73, w0 = -1.; | 
|---|
| 212 | double om0 = 0.135/(h100*h100); | 
|---|
| 213 | // Relat = photons (2.725 K) + neutrinos (1.9 K) | 
|---|
| 214 | double or0 = 2.47e-5 * (1. + 21./8.*pow(T_NU_Par/T_CMB_Par,4.)) / (h100*h100); | 
|---|
| 215 | SetDynParam(h100,om0,or0,ol0,w0); | 
|---|
| 216 | _Obaryon0 = 0.0224/(h100*h100); | 
|---|
| 217 |  | 
|---|
| 218 | return; | 
|---|
| 219 | } | 
|---|
| 220 |  | 
|---|
| 221 | //---------------------------------------------------------- | 
|---|
| 222 | void CosmoCalc::Print(double z) | 
|---|
| 223 | { | 
|---|
| 224 | if(z<0.) z = 0.; | 
|---|
| 225 |  | 
|---|
| 226 | printf("CosmoCalc::Print(spl=%d,zmax=%g,flat=%u)  for z=%g\n",int(_usespline),ZMax(),Flat(),z); | 
|---|
| 227 | printf("h100=%g H0=%g Dhub=%g  H(z)=%g  Rhoc=%g g/cm^3 =%g Msol/Mpc^3\n" | 
|---|
| 228 | ,h100(),H0(),Dhubble(),H(z),Rhoc(z),Rhoc(z)*GCm3toMsolMpc3_Cst); | 
|---|
| 229 | printf("Olambda=%g  W0=%g\n",Olambda(z),_W0); | 
|---|
| 230 | printf("Omatter=%g  Obaryon=%g\n",Omatter(z),Obaryon(z)); | 
|---|
| 231 | printf("Orelat=%g\n",Orelat(z)); | 
|---|
| 232 | printf("Otot=%g  Ocurv=%g\n",Otot(z),Ocurv(z)); | 
|---|
| 233 | if(z <= 0.) return; | 
|---|
| 234 | printf("Distance comoving: los=%g Mpc, transv=%g Mpc\n",Dloscom(z),Dtrcom(z)); | 
|---|
| 235 | printf("Distance: angular=%g Mpc, lum=%g Mpc\n",Dang(z),Dlum(z)); | 
|---|
| 236 | printf("Volume comoving element: %g Mpc^3/sr/dz=1\n",dVol(z)); | 
|---|
| 237 | printf("Volume comoving in [0,z] for 4Pi sr: %g Mpc^3\n",Vol4Pi(z)); | 
|---|
| 238 |  | 
|---|
| 239 | } | 
|---|
| 240 | //---------------------------------------------------------- | 
|---|
| 241 | double CosmoCalc::Olambda(double z) | 
|---|
| 242 | { | 
|---|
| 243 | double v = _Olambda0; | 
|---|
| 244 | if(_W0 != -1.) v *= pow((1.+z),3.*(1+_W0)); | 
|---|
| 245 | return v / E2(z); | 
|---|
| 246 | } | 
|---|
| 247 |  | 
|---|
| 248 | double CosmoCalc::Omatter(double z) | 
|---|
| 249 | { | 
|---|
| 250 | return _Omatter0 * (1.+z)*(1.+z)*(1.+z) /E2(z); | 
|---|
| 251 | } | 
|---|
| 252 |  | 
|---|
| 253 | double CosmoCalc::Obaryon(double z) | 
|---|
| 254 | { | 
|---|
| 255 | return _Obaryon0 * (1.+z)*(1.+z)*(1.+z) /E2(z); | 
|---|
| 256 | } | 
|---|
| 257 |  | 
|---|
| 258 | double CosmoCalc::Orelat(double z) | 
|---|
| 259 | { | 
|---|
| 260 | double z2 = (1.+z)*(1.+z); | 
|---|
| 261 | return _Orelat0 * z2*z2 /E2(z); | 
|---|
| 262 | } | 
|---|
| 263 |  | 
|---|
| 264 | double CosmoCalc::Ocurv(double z) | 
|---|
| 265 | { | 
|---|
| 266 | return _Ocurv0 * (1.+z)*(1.+z) /E2(z); | 
|---|
| 267 | } | 
|---|
| 268 |  | 
|---|
| 269 | double CosmoCalc::Otot(double z) | 
|---|
| 270 | { | 
|---|
| 271 | return Olambda(z)+Omatter(z)+Orelat(z); | 
|---|
| 272 | } | 
|---|
| 273 |  | 
|---|
| 274 | double CosmoCalc::Rhoc(double z) | 
|---|
| 275 | // Densite critique au redshift "z"  en "g/cm^3" | 
|---|
| 276 | { | 
|---|
| 277 | double h2 = H(z) / MpctoMeters_Cst;  h2 *= h2; | 
|---|
| 278 | return 3.* h2 / (8.*M_PI*G_Newton_Cst) * 1000.; | 
|---|
| 279 | } | 
|---|
| 280 |  | 
|---|
| 281 | //---------------------------------------------------------- | 
|---|
| 282 | double CosmoCalc::Dloscom(double z)     /* Mpc comobile */ | 
|---|
| 283 | { | 
|---|
| 284 | return _Dhubble * NInteg(z); | 
|---|
| 285 | } | 
|---|
| 286 |  | 
|---|
| 287 | double CosmoCalc::Dtrcom(double z)     /* Mpc comobile */ | 
|---|
| 288 | { | 
|---|
| 289 | double v = NInteg(z);  // Zero curvature | 
|---|
| 290 |  | 
|---|
| 291 | if(_flat) return _Dhubble * v; | 
|---|
| 292 |  | 
|---|
| 293 | if(_Ocurv0>0.) {  // hyperbolique | 
|---|
| 294 | double s = sqrt(_Ocurv0); | 
|---|
| 295 | v = sinh(s*v)/s; | 
|---|
| 296 | } else if(_Ocurv0<0.) {  // spherique | 
|---|
| 297 | double s = sqrt(-_Ocurv0); | 
|---|
| 298 | v = sin(s*v)/s; | 
|---|
| 299 | } | 
|---|
| 300 |  | 
|---|
| 301 | return _Dhubble * v; | 
|---|
| 302 |  | 
|---|
| 303 | } | 
|---|
| 304 |  | 
|---|
| 305 | double CosmoCalc::Dang(double z)     /* Mpc */ | 
|---|
| 306 | { | 
|---|
| 307 | return Dtrcom(z) / (1.+z); | 
|---|
| 308 | } | 
|---|
| 309 |  | 
|---|
| 310 | double CosmoCalc::Dlum(double z)     /* Mpc */ | 
|---|
| 311 | { | 
|---|
| 312 | return (1.+z) * Dtrcom(z); | 
|---|
| 313 | } | 
|---|
| 314 |  | 
|---|
| 315 | double CosmoCalc::dVol(double z)     /* Mpc^3/ sr / unite z */ | 
|---|
| 316 | { | 
|---|
| 317 | double d = Dtrcom(z); | 
|---|
| 318 | return _Dhubble * d*d / E(z); | 
|---|
| 319 | } | 
|---|
| 320 |  | 
|---|
| 321 | //---------------------------------------------------------- | 
|---|
| 322 | double CosmoCalc::Vol4Pi(double z)  /* Mpc^3 pour 4Pi sr entre [0,z] */ | 
|---|
| 323 | // --- on pose x = dm/dh = (1+z)*da/dh, s = sqrt(|Ok|) | 
|---|
| 324 | // Ok=0 : V(z)/dh^3 = (4*Pi/3) * x^3 | 
|---|
| 325 | // Ok>0 : V(z)/dh^3 = (4*Pi/(2*Ok)) * (x*sqrt(1+Ok*x^2) - 1/s * asinh(s*x)) | 
|---|
| 326 | // Ok<0 : V(z)/dh^3 = (4*Pi/(2*Ok)) * (x*sqrt(1+Ok*x^2) - 1/s * asin(s*x) ) | 
|---|
| 327 | // --- on pose y = s*x  (y>0) | 
|---|
| 328 | // Ok>0 : V(z)/dh^3 = (4*Pi/(2*Ok*s)) * (y*sqrt(1+y^2) - asinh(y)) | 
|---|
| 329 | // Ok<0 : V(z)/dh^3 = (4*Pi/(2*Ok*s)) * (y*sqrt(1-y^2) - asin(y) ) | 
|---|
| 330 | // --- a petit "z" on a pour "y -> 0+" en faisant le DL | 
|---|
| 331 | // Ok>0 : V(z)/dh^3 =  4*Pi*y^3 / (3*Ok*s) * (1 - 3*y^2/10) + O(y^7) | 
|---|
| 332 | // Ok<0 : V(z)/dh^3 = -4*Pi*y^3 / (3*Ok*s) * (1 + 3*y^2/10) + O(y^7) | 
|---|
| 333 | //                          (remarque: Ok^(3/2) = s*Ok) | 
|---|
| 334 | { | 
|---|
| 335 | double v,x = Dtrcom(z)/_Dhubble; | 
|---|
| 336 |  | 
|---|
| 337 | if(_flat) { | 
|---|
| 338 | v = 4.*M_PI/3. * x*x*x; | 
|---|
| 339 | } else if(_Ocurv0>0.) { | 
|---|
| 340 | double s = sqrt(_Ocurv0), y = s*x, y2 = y*y; | 
|---|
| 341 | if(y<1e-6) { | 
|---|
| 342 | v = 1. - 3.*y2/10.; | 
|---|
| 343 | v *= 4.*M_PI*y*y2 / (3.*_Ocurv0*s); | 
|---|
| 344 | } else { | 
|---|
| 345 | v = y*sqrt(1.+y2) - asinh(y); | 
|---|
| 346 | v *= 4.*M_PI/(2.*_Ocurv0*s); | 
|---|
| 347 | } | 
|---|
| 348 | } else if (_Ocurv0<0.) { | 
|---|
| 349 | double s = sqrt(-_Ocurv0), y = s*x, y2 = y*y; | 
|---|
| 350 | if(y<1e-6) { | 
|---|
| 351 | v = 1. + 3.*y2/10.; | 
|---|
| 352 | v *= -4.*M_PI*y*y2 / (3.*_Ocurv0*s); | 
|---|
| 353 | } else { | 
|---|
| 354 | v = y*sqrt(1.-y2) - asin(y); | 
|---|
| 355 | v *= 4.*M_PI/(2.*_Ocurv0*s); | 
|---|
| 356 | } | 
|---|
| 357 | } else { | 
|---|
| 358 | v = 4.*M_PI/3. * x*x*x; | 
|---|
| 359 | } | 
|---|
| 360 |  | 
|---|
| 361 | return v * _Dhubble*_Dhubble*_Dhubble; | 
|---|
| 362 | } | 
|---|
| 363 |  | 
|---|
| 364 | double CosmoCalc::Vol4Pi(double z1,double z2)  /* Mpc^3 pour 4Pi sr entre [z1,z2] */ | 
|---|
| 365 | { | 
|---|
| 366 | return Vol4Pi(z2) - Vol4Pi(z1); | 
|---|
| 367 | } | 
|---|
| 368 |  | 
|---|
| 369 | double CosmoCalc::E2(double z) const | 
|---|
| 370 | { | 
|---|
| 371 | z += 1.; | 
|---|
| 372 | double oldum = _Olambda0; | 
|---|
| 373 |  | 
|---|
| 374 | if(oldum>0. && _W0!=-1.) oldum *= pow(z,3.*(1.+_W0)); | 
|---|
| 375 |  | 
|---|
| 376 | return oldum + z*z*(_Ocurv0 + z*(_Omatter0+z*_Orelat0)); | 
|---|
| 377 | } | 
|---|
| 378 |  | 
|---|
| 379 | //---------------------------------------------------------- | 
|---|
| 380 | double CosmoCalc::ZFrLos(double loscom /* Mpc com */, int niter) | 
|---|
| 381 | // Recherche du redshift correspondant a une distance comobile | 
|---|
| 382 | // le long de la ligne de visee (radiale) egale a "loscom" Mpc | 
|---|
| 383 | // niter = nomber of iterations for precision measurement | 
|---|
| 384 | { | 
|---|
| 385 | if(niter<3) niter = 6; | 
|---|
| 386 | double dz = ZMax()/10.; if(dz<=0.) dz = 0.1; | 
|---|
| 387 | double zmin=0., zmax=0.; | 
|---|
| 388 | while(Dloscom(zmax)<loscom) zmax += dz; | 
|---|
| 389 | if(zmax==0.) return 0.; | 
|---|
| 390 | for(int i=0; i<niter; i++) { | 
|---|
| 391 | zmin=zmax-dz; if(zmin<0.) zmin=0.; | 
|---|
| 392 | dz /= 10.; | 
|---|
| 393 | for(double z=zmin; z<zmax+dz; z+=dz) { | 
|---|
| 394 | double d = Dloscom(z); | 
|---|
| 395 | if(d<loscom) continue; | 
|---|
| 396 | zmax = z; | 
|---|
| 397 | //cout<<"ZFrLos: z="<<zmax<<" d="<<d<<" / "<<loscom<<endl; | 
|---|
| 398 | break; | 
|---|
| 399 | } | 
|---|
| 400 | } | 
|---|
| 401 | return zmax; | 
|---|
| 402 | } | 
|---|
| 403 |  | 
|---|
| 404 | //---------------------------------------------------------- | 
|---|
| 405 | double CosmoCalc::NInteg(double z) | 
|---|
| 406 | { | 
|---|
| 407 | if(z<0.) { | 
|---|
| 408 | cout<<"CosmoCalc::NInteg: Error bad z value  z="<<z<<endl; | 
|---|
| 409 | throw ParmError("CosmoCalc::NInteg: Error bad z value"); | 
|---|
| 410 | } | 
|---|
| 411 |  | 
|---|
| 412 | // On utilise le spline | 
|---|
| 413 | if(_usespline) { | 
|---|
| 414 | if( (!_computespl) && (z==_zold) ) return _integval; | 
|---|
| 415 | if(z>_zmax) {_zmax = z+_dzmax; _computespl = true;} | 
|---|
| 416 | if(_computespl) Init_Spline(); | 
|---|
| 417 | _integval = _spline->CSplineInt(z); | 
|---|
| 418 | _zold = z; | 
|---|
| 419 | return _integval; | 
|---|
| 420 | } | 
|---|
| 421 |  | 
|---|
| 422 | // On calcule l'integrale | 
|---|
| 423 | if(z != _zold) { | 
|---|
| 424 | _integval = IntegrateFunc(*this,0.,z,_dperc,_dzinc,_dzmax,_glorder); | 
|---|
| 425 | _zold = z; | 
|---|
| 426 | } | 
|---|
| 427 | return _integval; | 
|---|
| 428 |  | 
|---|
| 429 | } | 
|---|
| 430 |  | 
|---|
| 431 | int_4 CosmoCalc::Init_Spline(void) | 
|---|
| 432 | { | 
|---|
| 433 | if(_spline!=NULL) | 
|---|
| 434 | {delete _spline; delete [] _xspl; delete [] _yspl;} | 
|---|
| 435 |  | 
|---|
| 436 | //-- Look for intervalles and integrate | 
|---|
| 437 | vector<double> x,y; | 
|---|
| 438 | x.push_back(0.); y.push_back(0.); | 
|---|
| 439 | double zbas=0., fbas = Integrand(zbas); | 
|---|
| 440 | for(double z=_dzinc;;z+=_dzinc) { | 
|---|
| 441 | double f = Integrand(z); | 
|---|
| 442 | //cout<<fbas<<","<<f<<"  :  "<<fabs(f-fbas)<<" >? "<<_dperc*fabs(fbas)<<endl; | 
|---|
| 443 | if( z>_zmax || z-zbas>_dzmax || fabs(f-fbas)>_dperc*fabs(fbas) ) { | 
|---|
| 444 | double sum=0.,  dz=z-zbas; | 
|---|
| 445 | for(unsigned short i=0;i<_glorder;i++) sum += _wgausl[i]*Integrand(zbas+_xgausl[i]*dz); | 
|---|
| 446 | x.push_back(z); y.push_back(sum*dz); | 
|---|
| 447 | //cout<<"...set... "<<zbas<<","<<z<<"  ,  "<<fbas<<","<<f<<endl; | 
|---|
| 448 | zbas = z;  fbas = f; | 
|---|
| 449 | if( z>_zmax ) break; | 
|---|
| 450 | } | 
|---|
| 451 | } | 
|---|
| 452 |  | 
|---|
| 453 | //-- Protection car il faut au moins 4 points pour un spline cubique | 
|---|
| 454 | if(x.size()<4) { | 
|---|
| 455 | x.resize(0); y.resize(0); | 
|---|
| 456 | x.push_back(0.); y.push_back(0.); | 
|---|
| 457 | for(int i=1;i<4;i++) { | 
|---|
| 458 | x.push_back(i*_zmax/3.); | 
|---|
| 459 | double sum=0., dz=x[i]-x[i-1]; | 
|---|
| 460 | for(unsigned short i=0;i<_glorder;i++) sum += _wgausl[i]*Integrand(x[i-1]+_xgausl[i]*dz); | 
|---|
| 461 | y.push_back(sum*dz); | 
|---|
| 462 | } | 
|---|
| 463 | } | 
|---|
| 464 |  | 
|---|
| 465 | //-- Fill spline | 
|---|
| 466 | _nspl = x.size(); | 
|---|
| 467 | _xspl = new double[_nspl]; | 
|---|
| 468 | _yspl = new double[_nspl]; | 
|---|
| 469 | for(int i=0;i<_nspl;i++) { | 
|---|
| 470 | _xspl[i] = x[i]; | 
|---|
| 471 | _yspl[i] = y[i]; | 
|---|
| 472 | if(i!=0) _yspl[i] += _yspl[i-1]; | 
|---|
| 473 | } | 
|---|
| 474 |  | 
|---|
| 475 | #if 1 | 
|---|
| 476 | cout<<"CosmoCalc::Init_Spline called: (zmax="<<_zmax<<") _nspl="<<_nspl<<endl; | 
|---|
| 477 | int n = (_nspl>5)? 5: _nspl; | 
|---|
| 478 | cout<<_nspl<<"..."; | 
|---|
| 479 | for(int i=0;i<n;i++) cout<<_xspl[i]<<" ("<<_yspl[i]<<") "; | 
|---|
| 480 | cout<<"\n... "; | 
|---|
| 481 | n = (_nspl<5)? 0: _nspl-5; | 
|---|
| 482 | for(int i=n;i<_nspl;i++) cout<<_xspl[i]<<" ("<<_yspl[i]<<") "; | 
|---|
| 483 | cout<<endl; | 
|---|
| 484 | #endif | 
|---|
| 485 |  | 
|---|
| 486 | double yp1 = Integrand(_xspl[0]); | 
|---|
| 487 | double ypn = Integrand(_xspl[_nspl-1]); | 
|---|
| 488 | _spline = new CSpline(_nspl,_xspl,_yspl,yp1,ypn,CSpline::NoNatural,false); | 
|---|
| 489 | _spline->ComputeCSpline(); | 
|---|
| 490 | _computespl = false; | 
|---|
| 491 |  | 
|---|
| 492 | return _nspl; | 
|---|
| 493 | } | 
|---|
| 494 |  | 
|---|
| 495 | //========================================================================== | 
|---|
| 496 | //========================================================================== | 
|---|
| 497 | //========================================================================== | 
|---|
| 498 | double LargeurDoppler(double v, double nu) | 
|---|
| 499 | // largeur doppler pour une vitesse v en km/s et une frequence nu | 
|---|
| 500 | { | 
|---|
| 501 | return v / SpeedOfLight_Cst * nu; | 
|---|
| 502 | } | 
|---|
| 503 |  | 
|---|
| 504 | double DzFrV(double v, double zred) | 
|---|
| 505 | // largeur en redshift pour une vitesse v en km/s au redshift zred | 
|---|
| 506 | { | 
|---|
| 507 | return v / SpeedOfLight_Cst * (1. + zred); | 
|---|
| 508 | } | 
|---|
| 509 |  | 
|---|
| 510 | double DNuFrDz(double dzred,double nu_at_0,double zred) | 
|---|
| 511 | // Largeur DNu pour une largeur en redshift "dzred" au redshift "zred" | 
|---|
| 512 | //    pour la frequence "nu_at_0" a z=0 | 
|---|
| 513 | // nu =  NuHi(z=0)/(1.+z0) | 
|---|
| 514 | // dnu = NuHi(z=0)/(1.+z0-dz/2) - NuHi/(1.+z0+dz/2) | 
|---|
| 515 | //     = NuHi(z=0)*dz/[ (1+z0)^2 - (dz/2)^2 ] | 
|---|
| 516 | //     = NuHi(z=0)*dz/(1.+z0)^2 / [ 1 - [dz/(1+z0)/2)]^2 ] | 
|---|
| 517 | //     = NuHi(z=0)*dz/(1.+z0)^2 / [1 - dz/(1+z0)/2] / [1 + dz/(1+z0)/2] | 
|---|
| 518 | //    ~= NuHi(z=0)*dz/(1.+z0)^2   (approx. pour dz<<z0 a l'ordre (dz/z0)^2) | 
|---|
| 519 | { | 
|---|
| 520 | double zp1 = 1.+zred; | 
|---|
| 521 | return nu_at_0*dzred/(zp1*zp1)/(1.-dzred/zp1/2.)/(1.+dzred/zp1/2.); | 
|---|
| 522 | } | 
|---|
| 523 |  | 
|---|
| 524 | double DzFrDNu(double dnu_at_0,double nu_at_0,double zred) | 
|---|
| 525 | // Largeur en redshift au redshift "zred" pour une largeur | 
|---|
| 526 | // en frequence "dnu_at_0" a la frequence "nu_at_0" a z=0 | 
|---|
| 527 | { | 
|---|
| 528 | if(dnu_at_0<=0.) return 0.; | 
|---|
| 529 | double zp1 = 1.+zred; | 
|---|
| 530 | double dnusnu0 = dnu_at_0/nu_at_0; | 
|---|
| 531 | return 2./dnusnu0 * (sqrt(1.+(dnusnu0*zp1)*(dnusnu0*zp1)) - 1.); | 
|---|
| 532 | } | 
|---|
| 533 | double DzFrDNuApprox(double dnu_at_0,double nu_at_0,double zred) | 
|---|
| 534 | // idem DzFrDNu mais on utilise l'approximation: dnu=NuHi(z=0)*dz/(1.+z0)^2 | 
|---|
| 535 | { | 
|---|
| 536 | double zp1 = 1.+zred; | 
|---|
| 537 | return dnu_at_0/nu_at_0 *(zp1*zp1); | 
|---|
| 538 | } | 
|---|
| 539 |  | 
|---|
| 540 | }  // Fin namespace SOPHYA | 
|---|