宇宙 N 体模拟容量对物理量的影响——I：质量函数

N 体模拟是研究大尺度结构形成的重要工具。没有 N 体模拟，理解星系形成物理并与观测结果进行比较的许多进展是不可能的。鉴于该工具的重要性，必须理解其局限性，忽视这些局限性很容易会导致有趣但不可靠的结果。本文我们研究由于有限模拟体积大小所导致的局限性。我们显式构造因有限盒子尺寸引起的修正项，并研究其在物质聚类及质量函数中的通用特征。我们表明，质量函数的修正在非线性尺度附近最大；作为该结论的副结果，我们表明，给定质量的暗面数密度的修正在该尺度处会改变符号；在小质量处的模拟会过度估计暗面数量。这种过度估计源于导致更大暗面形成的合并延迟。相同技术可用于研究其他物理量的修正。如果非线性尺度远小于盒子尺寸，修正通常很小。然而，在一些感兴趣的物理情形下，尽管使用远大于非线性尺度的模拟盒子，相对修正项仍可达到 O(1)。在 concordance 模型的背景下，我们的分析表明，当前仪器难以准确解析小于 100 太阳质量的质量尺度，随着质量进一步减小，解析难度呈线性增加，尽管该限制不适用于多尺度模拟。