星系团中的湍流特征化：多尺度滤波与固定尺度滤波的比较

在星系团群内物质（ICM）中区分湍流与整体运动具有内在歧义，由于等离子体不断受到不同尺度上不同过程的持续搅拌。这在观测结果和数值模拟的解释中造成严重问题。本文我们利用实空间中的滤波算子，在不同尺度上分离整体运动与湍流。我们展示了如何使用滤波器来定义bulk和湍流成分的一致动能与磁能。我们将GPU加速的滤波管线应用于一次主要星系团碰撞的模拟，该模拟是PICO-Clusters系列的一部分，该系列使用移动网格代码Arepo和IllustrisTNG星系形成模型，对大型星系团进行细化 cosmological 模拟。我们发现，在碰撞期间，湍流压力分数在物理尺度$\lesssim$160 kpc上达到最大5%，随后在核心碰撞后约1.3 Gyr降至2%。这些低值与XRISM的最近观测一致，表明除非星系团最近经历重大碰撞，否则湍流水平较低。我们随后重新审视了流行的多尺度迭代滤波方法。在我们的测试中，我们发现该方法可能引入人工噪声，无法可靠地区分生活在广泛分离长度尺度上的波动。相反，我们认为使用固定尺度滤波器和湍流能量来比较模拟与观测更为可取。本工作显著改进了我们对星系团大碰撞中湍流生成机制的理解，这可以通过XRISM和下一代X射线望远镜进行探测，使我们能够将高分辨率宇宙模拟与观测相连接。