移动网格宇宙学：气体盘的性质
宇宙学与河外天体物理
2015-03-19 v2
摘要
我们比较了使用平滑粒子流体动力学 (SPH) 代码 GADGET 与使用移动网格代码 AREPO 进行的宇宙学模拟中所形成星系的结构性質。两种代码采用相同的引力求解器和相同的亚分辨率物理，但使用截然不同的方法来追踪气体的流体动力学演化。这使得我们能够在具有可比数值分辨率的 GADGET 和 AREPO 晕中，隔离流体求解器对星系气体盘形成和演化的影响。在匹配的 GADGET 和 AREPO 晕样本中，我们用指数剖面拟合模拟的气体盘。我们发现，在广泛的晕质量范围内，使用移动网格方法形成的冷气体盘，其盘标度长度系统地更大，比角动量也更高，优于 GADGET 的对应结果。对于低质量星系，模拟星系盘性质之间的差异是由分辨率单元数量不足引起的，这导致我们的 SPH 计算中出现了人为的角动量转移。然而，我们发现，在由 个粒子/单元解析的大质量晕中形成的星系盘，在 GADGET 运行中仍然系统地小约 2 倍。其原因在于：1) 由于 GADGET 中亚音速湍流的虚假耗散，导致靠近冷却半径的晕过度加热；2) 低角动量气体团块有效地输送到势阱底部。虽然 GADGET 中大量的这类气体团块起源于被压力约束并在落入热晕大气时因 SPH 表面张力而碎裂的细丝，但在移动网格计算中这种现象基本不存在，清楚地表明团块物质源于数值而非物理起源。
引用
@article{arxiv.1110.5635,
title = {Moving Mesh Cosmology: Properties of Gas Disks},
author = {Paul Torrey and Mark Vogelsberger and Debora Sijacki and Volker Springel and Lars Hernquist},
journal= {arXiv preprint arXiv:1110.5635},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 14 figures, MNRAS accepted. Movies and high-resolution images can be found at http://www.cfa.harvard.edu/itc/research/movingmeshcosmology