移动网格宇宙学：吸收中性氢的性质

我们研究了使用新型移动网格代码 AREPO 进行的宇宙学模拟中中性氢的分布，并将其与基于平滑粒子流体动力学 (SPH) 技术的相应 GADGET 模拟进行了比较。这两种代码使用相同的引力求解器和重子物理实现，但求解欧拉方程的方法截然不同，这使我们能够评估与流体求解器相关的数值效应如何影响模拟结果。此处我们专注于类星体吸收线中探测到的中性气体分析。我们发现，阻尼莱曼$\alpha$ (DLA) 系统和莱曼极限系统 (LLS) 所探测的高柱密度区域在两种代码间表现出显著差异。GADGET 在大晕中产生了虚假的伪影，表现为气体团块，从而增加了 LLS 截面。此外，它形成的晕具有比 AREPO 更致密的中心重子核，导致来自较小晕的 DLA 截面显著增大。因此，AREPO 产生的 DLA 累积丰度显著较低，有趣的是，这与观测结果更为吻合。然而，柱密度函数的改变不足以显著减少与观测值的差异。对于莱曼$\alpha$森林所探测的低柱密度气体，两种代码的差异仅在百分之几的水平，表明该区域能很好地被这两种方法描述，这一事实对迄今为止使用 SPH 进行的许多莱曼$\alpha$研究令人欣慰。虽然残余差异小于当前莱曼$\alpha$森林数据的误差，但我们注意到，对于未来的精密实验，这种情况可能会发生变化。