MillenniumTNG 模拟中引力波源的建模

我们引入了一个灵活的框架，用于构建集成于星系形成流体动力学模拟中的引力波 (GW) 事件目录。该框架将状态最好的二进制天体合成代码 SEVN 与 Arepo-GW -- 一个完全集成于移动网格代码 Arepo 中的模块 -- 耦合在一起，通过对由 SEVN 生成的 merger 表格进行随机抽样，将二进制致密天体的合并事件分配给模拟中的恒星粒子。Arepo-GW 支持实时操作（在模拟期间生成事件目录）和后处理（使用现有运行的快照）。该算法完全并行且可适配来自其他模拟代码的输出。为展示我们新框架的能力，我们在 MillenniumTNG 系列的后处理中应用了 Arepo-GW，包括其旗舰盒子。我们关注所得 GW 事件目录（基于 SEVN 预测）的关键属性，聚焦于共形合并速率、形成效率、延迟时间分布以及祖先质量和金属度分布。我们还检查了这些属性如何随模拟体积变化。我们发现，GW 祖先速率 closely跟随模拟的星形成历史，通常与当前低红移观测约束一致，除了约为 $4.5$ 的二进制黑洞合并率超额。此外，我们的二进制黑洞合并率随红移下降得更慢，低于当前观测估计 $z \lesssim 1$。最后，对不同形成通道的祖先质量函数进行分析显示，仅有轻微的红移演化，而二进制黑洞质量函数则显示出与当前观测确定的特征相符的特征。这些发现凸显了我们新框架在完整宇宙背景下为即将到来的 GW 调查做出详细预测的潜力。