一种用于再电离半解析模型高分辨率大体积暗物质模拟的高效混合方法

在大体积中分辨暗弱星系对于精确的字宙再电离模拟至关重要。虽然半解析再电离模型比流体动力学模拟要求较低，但仍需要非常大的 N-body 模拟，以便在 $\gtrsim 100 \, h^{-1} {\rm Mpc}$ 的盒子尺度内分辨整个再电离历史中的原子冷却极限。为此，我们使用蒙特卡洛算法扩展了 N-body 模拟的质量分辨率。我们还提出了一种演化蒙特卡洛晕位置的方法，其可作为半解析再电离模型的输入。作为示例，我们给出了一个扩展晕表，在 $105 \, h^{-1} {\rm Mpc}$ 盒子中达到 $M_\text{halo} = 3.2 \times 10^7 \, h^{-1} \text{M}_\odot$ 的质量分辨率，相当于具有 $\sim 6800^3$ 粒子的 N-body 模拟。所得晕质量函数与更高分辨率的小体积 N-body 模拟一致。我们的结果还产生了与解析晕偏袒预测一致的两点相关函数。扩展晕表被应用于 \textsc{meraxes} 半解析再电离模型，改进了对恒星质量函数、恒星形成率密度和体积加权中性分数的预测。将高分辨率大体积模拟与小规模体积或低分辨率模拟进行比较，证实低分辨率和小的体积模拟都会导致再电离结束过快。使用与不使用我们的扩展所预测的恒星形成率函数之间残留的差异，可追溯到卫星星系贡献的不确定性。