作为大质量星团对应体的宇宙空洞的识别

我们开发了一种从物质密度场识别宇宙空洞的方法，采用了一个物理动机明确的概念：空洞是大质量星团的对应体。为验证该概念，我们使用一对$\Lambda$CDM模拟——一个参考模拟及其初始密度反演镜像模拟，并研究了空洞有效尺寸与对应星团质量之间的关系。在$z=0$时的镜像模拟中，通过连接暗物质粒子识别出了星系星团尺度的暗物质晕。每个星团对应的空洞在参考模拟中定义为其成员粒子所占据的区域。我们研究了质量大于$10^{13}h^{-1}M_{\odot}$的晕所对应的空洞。我们发现空洞尺寸与对应星团质量之间存在幂律标度关系。对应星团质量高于$10^{15}h^{-1}M_{\odot}$的空洞约占模拟总体积的$\sim1\%$，而对于对应星团质量高于$10^{13}h^{-1}M_{\odot}$的空洞，该比例增至$\sim54\%$。还发现所识别空洞的密度轮廓遵循一种普适函数形式。基于这些发现，我们提出了一种无需镜像信息、直接由物质密度场识别星团对应空洞的方法，利用平滑尺度、密度阈值与最小核分数三个参数。我们以70–74%的完备度与可靠度恢复了对应星团质量大于$3\times10^{14}h^{-1}M_{\odot}$的空洞。我们的结果表明，我们能够以将空洞与特定质量尺度星团相关联的方式识别空洞。