Astrophysics and Cosmology Group

What can the cosmic web tell us about gravity, dark energy, primordial physics, and the growth history of cosmic structure? The Astrophysics and Cosmology Group uses cosmic large-scale structure as a laboratory to test gravity, dark energy, primordial physics, and the growth history of the Universe. We develop field-level inference, forward modeling, simulations, statistical and machine-learning methods, and analyses of galaxy and large-scale-structure survey data to extract robust information from maps of the cosmos.

Group Leader: Dr. Nhat-Minh Nguyen Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo · IFIRSE · ICISE

Personal Website

Research Directions

Field-Level and New Statistics of Large-Scale Structure Bayesian field-level inference, EFT-informed likelihoods, non-Gaussian information We develop field-level Bayesian inference and new statistics for galaxy clustering, asking how much information can be extracted beyond traditional summary statistics. This work connects simulations, perturbation theory, effective-field-theory-informed likelihoods, and validation on realistic mock surveys.

Large-Scale Structure Surveys DESI, PFS, DESC, Euclid, Roman, Rubin/LSST, CMB-S4 We prepare and interpret data from current and next-generation spectroscopic, imaging, and CMB surveys. The goal is to turn survey maps into reliable cosmological constraints while controlling survey geometry, selection effects, covariance, calibration, and observational systematics.

New Physics from Large-Scale Structure Growth of structure, gravity, dark energy, primordial physics We use galaxy clustering and growth measurements to test whether the concordance cosmological model fully explains structure formation. Topics include possible suppression of growth, tests of gravity on cosmic scales, dark-energy phenomenology, and signatures of primordial physics such as non-Gaussian initial conditions.

New Observables of Large-Scale Structure Galaxy sizes, shapes, kSZ, and multi-tracer probes We develop complementary tracers of the matter distribution, including galaxy sizes and shapes, kinetic Sunyaev-Zel'dovich measurements, and multi-tracer combinations. These observables can sharpen constraints on local primordial non-Gaussianity, growth, and survey-specific systematic effects.

Novel Statistical and Machine Learning Methods for Large-Scale Structure Analysis Likelihood validation, density-field reconstruction, survey systematics We build statistical and machine-learning tools for robust cosmological inference from nonlinear data. Current themes include validating likelihoods, reconstructing density fields, stress-testing inference pipelines with simulations, and mitigating survey systematics before they bias physical conclusions.

Current Group Members

Dr. Nhat-Minh Nguyen Group Leader / Principal Investigator Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo · IFIRSE · ICISE

Duong Hua Internship Student USTH, Hanoi, Vietnam

Bao Le Internship Student UCSD, California, USA

Selected Publications

Nguyen, Huterer, Wen. “Evidence for suppression of structure growth in the concordance cosmological model.” Phys. Rev. Lett. 131, 111001, 2023. Editor’s Suggestion.
Nguyen, Schmidt, Tucci, Reinecke, Kostić. “How much information can be extracted from galaxy clustering at the field level?” Phys. Rev. Lett. 133, 221006, 2024.
DESI Collaboration. “DESI 2024 VI: Cosmological Constraints from the Measurements of Baryon Acoustic Oscillations.” JCAP 02, 021, 2025.
Nguyen. “Multi-tracers, multi-surveys: a joint Fisher analysis of DESI+PFS.” Single-author arXiv preprint. Submitted to JCAP, 2026.
Nguyen, Akitsu, Taruya. “Galaxy sizes as complementary (zero-)bias tracers of local primordial non-Gaussianity.” arXiv preprint. Submitted to PRD, 2026.

Collaborations & Networks

The group works through survey collaborations, institute partnerships, and theory-data networks that connect cosmology, statistical inference, and observational survey analysis.

Prime Focus Spectrograph (PFS) - current collaboration on spectroscopic large-scale-structure and multi-survey cosmology.
LSST Dark Energy Science Collaboration (DESC) - current collaboration on Rubin/LSST dark-energy and large-scale-structure analyses.
Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) - former collaboration on baryon acoustic oscillations and galaxy survey cosmology.
Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo
Max Planck Institute for Astrophysics
University of Michigan
IFIRSE / ICISE

Education, Outreach & Community Building

The group emphasizes personalized mentoring and hands-on training in cosmological inference, survey analysis, and scientific computing. Dr. Nguyen has co-mentored and advised students on field-level inference, density-field reconstruction, and intrinsic alignments; was the main instructor for the Michigan Math and Science Scholars course “Climbing the Distance Ladder to the Big Bang”; is chair of the organizing committee for Vietnam School of Astrophysics 10; co-organized the VLLT Joint Seminar Series; contributed Vietnamese science writing; and participated in Science Communication Fellows, Cosmology from Home AMA, Skype a Scientist, and APS Physicists To-Go.

Funding

The Astrophysics and Cosmology Group is supported by IFIRSE, ICISE, and the Japan Foundation for Promotion of Science (JSPS) KAKENHI Grant Numbers 25K23373 and 26H00404.

Join Us

We welcome undergraduate interns, graduate students, visiting students, postdoctoral researchers, and collaborators interested in large-scale structure, cosmological inference, survey analysis, and statistical/ML methods. Postdoc positions are available. Contact Dr. Nhat-Minh Nguyen through nhat.minh.nguyen@ipmu.jp.

Mạng vũ trụ có thể cho chúng ta biết gì về hấp dẫn, năng lượng tối, vật lý sơ khai và lịch sử tăng trưởng của cấu trúc vũ trụ? Nhóm Vật lý Thiên văn và Vũ trụ học sử dụng cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ như một phòng thí nghiệm để kiểm tra hấp dẫn, năng lượng tối, vật lý sơ khai và lịch sử tăng trưởng của Vũ trụ. Chúng tôi phát triển suy luận ở cấp trường, mô hình hóa thuận, mô phỏng, các phương pháp thống kê và học máy, cùng phân tích dữ liệu khảo sát thiên hà và cấu trúc quy mô lớn để rút trích thông tin vững chắc từ bản đồ vũ trụ.

Trưởng nhóm: TS. Nhat-Minh Nguyen Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo · IFIRSE · ICISE

Trang cá nhân

Hướng nghiên cứu

Suy luận ở cấp trường và thống kê mới của cấu trúc quy mô lớn Suy luận Bayes ở cấp trường, likelihood dựa trên EFT, thông tin phi Gaussian Chúng tôi phát triển suy luận Bayes ở cấp trường và các thống kê mới cho sự phân bố thiên hà, nhằm trả lời câu hỏi có thể khai thác thêm bao nhiêu thông tin ngoài các thống kê tóm tắt truyền thống. Hướng này kết nối mô phỏng, lý thuyết nhiễu loạn, likelihood dựa trên lý thuyết trường hiệu dụng và kiểm định trên các khảo sát giả lập thực tế.

Các khảo sát cấu trúc quy mô lớn DESI, PFS, DESC, Euclid, Roman, Rubin/LSST, CMB-S4 Chúng tôi chuẩn bị và diễn giải dữ liệu từ các khảo sát phổ, ảnh và phông vi sóng vũ trụ hiện tại cũng như thế hệ tiếp theo. Mục tiêu là chuyển bản đồ khảo sát thành các ràng buộc vũ trụ học đáng tin cậy, đồng thời kiểm soát hình học khảo sát, hiệu ứng chọn mẫu, hiệp phương sai, hiệu chuẩn và hệ thống quan sát.

Vật lý mới từ cấu trúc quy mô lớn Tăng trưởng cấu trúc, hấp dẫn, năng lượng tối, vật lý sơ khai Chúng tôi sử dụng sự phân bố thiên hà và các phép đo tăng trưởng để kiểm tra liệu mô hình vũ trụ học chuẩn có mô tả đầy đủ quá trình hình thành cấu trúc hay không. Các chủ đề gồm khả năng tăng trưởng cấu trúc bị suy giảm, kiểm định hấp dẫn ở quy mô vũ trụ, hiện tượng luận năng lượng tối và dấu hiệu của vật lý sơ khai như các điều kiện ban đầu phi Gaussian.

Các quan sát mới của cấu trúc quy mô lớn Kích thước thiên hà, hình dạng thiên hà, kSZ và đầu dò đa tracer Chúng tôi phát triển các tracer bổ trợ của phân bố vật chất, bao gồm kích thước và hình dạng thiên hà, phép đo hiệu ứng Sunyaev-Zel'dovich động học (kSZ), và tổ hợp đa tracer. Các quan sát này có thể tăng độ nhạy với phi Gaussian nguyên thủy cục bộ, tăng trưởng cấu trúc và các hiệu ứng hệ thống đặc thù của khảo sát.

Các phương pháp thống kê và học máy mới cho phân tích cấu trúc quy mô lớn Kiểm định likelihood, tái dựng trường mật độ, hệ thống khảo sát Chúng tôi xây dựng các công cụ thống kê và học máy cho suy luận vũ trụ học vững chắc từ dữ liệu phi tuyến. Các chủ đề hiện tại gồm kiểm định likelihood, tái dựng trường mật độ, kiểm tra độ bền của pipeline suy luận bằng mô phỏng, và giảm thiểu hệ thống khảo sát trước khi chúng làm lệch kết luận vật lý.

Thành viên nhóm nghiên cứu hiện tại

TS. Nhat-Minh Nguyen Trưởng nhóm / Chủ nhiệm nghiên cứu Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo · IFIRSE · ICISE

Duong Hua Thực tập sinh USTH, Hanoi, Vietnam

Bao Le Thực tập sinh UCSD, California, USA

Các ấn phẩm tiêu biểu

Nguyen, Huterer, Wen. “Evidence for suppression of structure growth in the concordance cosmological model.” Phys. Rev. Lett. 131, 111001, 2023. Editor’s Suggestion.
Nguyen, Schmidt, Tucci, Reinecke, Kostić. “How much information can be extracted from galaxy clustering at the field level?” Phys. Rev. Lett. 133, 221006, 2024.
DESI Collaboration. “DESI 2024 VI: Cosmological Constraints from the Measurements of Baryon Acoustic Oscillations.” JCAP 02, 021, 2025.
Nguyen. “Multi-tracers, multi-surveys: a joint Fisher analysis of DESI+PFS.” Bản thảo arXiv đơn tác giả. Đã gửi tới JCAP, 2026.
Nguyen, Akitsu, Taruya. “Galaxy sizes as complementary (zero-)bias tracers of local primordial non-Gaussianity.” Bản thảo arXiv. Đã gửi tới PRD, 2026.

Hợp tác & Mạng lưới

Nhóm hoạt động thông qua các hợp tác khảo sát, quan hệ viện nghiên cứu và mạng lưới kết nối lý thuyết với dữ liệu, gắn kết vũ trụ học, suy luận thống kê và phân tích khảo sát quan sát.

Prime Focus Spectrograph (PFS) - hợp tác hiện tại về cấu trúc quy mô lớn từ khảo sát phổ và vũ trụ học đa khảo sát.
LSST Dark Energy Science Collaboration (DESC) - hợp tác hiện tại về năng lượng tối và cấu trúc quy mô lớn với Rubin/LSST.
Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) - hợp tác trước đây về dao động âm baryon và vũ trụ học từ khảo sát thiên hà.
Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo
Max Planck Institute for Astrophysics
University of Michigan
IFIRSE / ICISE

Đào tạo, Kết nối & Xây dựng Cộng đồng

Nhóm chú trọng hướng dẫn cá nhân hóa và đào tạo thực hành về suy luận vũ trụ học, phân tích khảo sát và tính toán khoa học. TS. Nguyen đã cùng hướng dẫn và cố vấn sinh viên về suy luận ở cấp trường, tái dựng trường mật độ và liên kết nội tại; là giảng viên chính của khóa Michigan Math and Science Scholars “Climbing the Distance Ladder to the Big Bang”; là trưởng ban tổ chức Vietnam School of Astrophysics 10; đồng tổ chức VLLT Joint Seminar Series; đóng góp các bài viết khoa học bằng tiếng Việt; và tham gia Science Communication Fellows, Cosmology from Home AMA, Skype a Scientist, cùng APS Physicists To-Go.

Tài trợ

Nhóm Vật lý Thiên văn và Vũ trụ học được hỗ trợ bởi IFIRSE, ICISE, và các đề tài KAKENHI của Japan Foundation for Promotion of Science (JSPS) với mã số 25K23373 và 26H00404.

Tham gia cùng chúng tôi

Chúng tôi chào đón sinh viên thực tập bậc đại học, học viên cao học, nghiên cứu sinh, sinh viên thăm viếng, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ và cộng tác viên quan tâm đến cấu trúc quy mô lớn, suy luận vũ trụ học, phân tích khảo sát và các phương pháp thống kê/học máy. Hiện có các vị trí sau tiến sĩ. Vui lòng liên hệ TS. Nhat-Minh Nguyen qua nhat.minh.nguyen@ipmu.jp.