利用流体动力学模拟构建宇宙模型

Edoardo Altamura

利用流体动力学模拟构建宇宙模型

宇宙学与河外天体物理 2023-12-20 v1 星系天体物理计算物理流体动力学

作者: Edoardo Altamura

摘要

流体动力学模拟在现代宇宙学中已变得不可或缺，用于探索复杂系统并做出预测以指导未来的观测。在第1章中，我们从关于模拟在科学中作用的哲学讨论开始。我们认为模拟可以弥合经验知识与基础知识之间的鸿沟。对模拟的验证强调了在可信度与怀疑态度之间取得平衡的重要性。接着，第2章介绍了结构的形成以及合成数据与观测数据之间的比较。第3章描述了用于建模单个对象的放大模拟的生产流水线，以及缓解已知缺陷的新方法。然后，我们评估了 SWIFT 代码的弱扩展性，发现它是并行效率最高的流体动力学代码之一。在第4章中，我们研究了来自 MACSIS 模拟的大质量星系团的旋转动力学 Sunyaev-Zeldovich (rkSZ) 效应。我们发现最大信号超过 100 $\mu$ K，比自相似模型的早期预测强 30 倍，为未来的探测开辟了前景。在第5章中，我们探讨了观测测量的熵分布与星系群和星系团模拟预测之间的张力。我们发现，最近的流体动力学模拟系统性地高估了熵分布，高达一个数量级，导致其分布比观测到的幂律熵分布更浅且更高。我们使用 EAGLE 模型的变体讨论了对不同流体动力学和亚网格参数的依赖性。第6章探讨了分布随宇宙时间的演化。我们报告了在这两类对象中，高红移处均呈现幂律熵分布。然而，在晚期，熵平台发展并改变了分布的形状。

关键词

流体动力学模拟宇宙学放大模拟 Sunyaev-Zeldovich 效应熵分布星系团

引用

@article{arxiv.2312.11596,
  title  = {Building models of the Universe with hydrodynamic simulations},
  author = {Edoardo Altamura},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2312.11596},
  year   = {2023}
}

备注

PhD thesis, University of Manchester. Also available at https://research.manchester.ac.uk/en/studentTheses/building-models-of-the-universe-with-hydrodynamic-simulations

利用流体动力学模拟构建宇宙模型

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