宇宙学模拟中黑洞的动力学摩擦与演化：在OpenGadget3中的新实现

我们在OpenGadget3代码中为未解析的黑洞（BHs）动力学摩擦实现了一个亚网格分辨率预设。我们进行了16 cMpc³体积的宇宙学模拟，以及一个星系群和一个星系团的缩放模拟。通过与常用的抑制虚假BH位移的方法（即重新定位到引力势的局部最小值以及临时增加BH粒子动力学质量）进行比较，评估了我们新技术的优势。新引入的动力学摩擦校正提供的BH在宿主晕中的居中效果至少与其他技术相当。与重新定位预设相比，它预测的并合事件数量减少了一半，其优点是不太容易留下没有任何中心BH的子结构。采用我们动力学摩擦预设的模拟产生了更少的游荡BH（与重新定位相比最多减少50%），且最终BH质量与观测结果吻合良好。对于单个BH-BH相互作用，我们的动力学摩擦模型捕捉到了并合发生前轨道的逐渐旋进过程。相比之下，所考虑的最经典版本的重新定位方案描述了极快的并合，而动力学质量则歪曲了BHs的动力学，在绕转的BH之间引入了数值散射。鉴于其在描述BH在宿主星系内的居中以及BH对在并合前的绕转方面的表现，我们的动力学摩擦校正为在星系形成的宇宙学模拟中，于不同宇宙时期和不同环境下准确描述BH人口统计的演化开辟了有趣的应用前景。