移动网格宇宙学：追踪宇宙学气体吸积

我们利用移动网格代码AREPO运行的宇宙学流体动力学模拟，研究了红移z=2处气体吸积到暗晕和星系上的性质。通过实施蒙特卡洛示踪粒子方案来确定吸积气体的起源和热力学历史，我们与使用平滑粒子流体动力学（SPH）代码GADGET-3运行的、其他方面完全相同的模拟进行了定量比较。对比这两种数值方法，我们发现在质量大于10^10.5太阳质量的暗晕中，吸积气体的热力学历史存在显著的物理差异。与先前工作一致，GADGET模拟显示大质量暗晕中形成的星系的冷气体比例接近1，这意味着只有很小比例的吸积气体在吸积过程中被加热到维里温度的显著分数。而AREPO中的相同星系则显示出低得多的冷气体比例，在质量大于10^11太阳质量的暗晕中低于20%。这是由于在相同的暗晕质量下，热气体吸积率比GADGET高出一个数量级，同时冷气体吸积率也更低。这些差异在更大质量的系统中更为显著，我们将其解释为SPH标准形式中的数值不准确性所致。我们还观察到，在暗晕质量约为10^11太阳质量处，从冷模式主导吸积到热模式主导吸积的相对急剧的转变，是将过去的气体温度与一个独立于维里温度的恒定阈值进行比较的结果。通过检查吸积气体的空间分布，我们发现GADGET中的气体纤维状结构倾向于保持准直并连贯地流向小半径，或者人为地碎裂并形成大量纯数值的“团块”。AREPO中类似的气体流在0.25-0.5维里半径处显示出增强的加热和瓦解，并以一种区别于经典冷却流的方式贡献于热气体吸积率。