宇宙 N-body 模拟中初始条件的问题
天体物理学
2010-12-09 v2 凝聚态物理
摘要
宇宙 N-body 模拟旨在通过粒子动力学计算结构的非线性引力生长。关键问题在于初始粒子分布的设置，因为标准的星系形成理论预言初始连续密度场具有小幅度的相关高斯涨落。对此类场的离散化是一个复杂问题，尤其是在非线性动力学首先起作用的尺度上，粒子涨落尤为重要。一般而言，离散化连续场的大多数程序会产生泊松噪声，这会因最近邻相互作用而支配非线性小尺度动力学。为避免此类噪声，仅考虑大尺度（平滑）涨落的动力学，已引入并使用一种特定方法（晶格或玻璃系统加相关位移）。我们展示，这种方法导致的粒子分布不具备理论连续密度场的任何相关属性。这是因为与泊松噪声不同但仍然重要的离散效应，在任何尺度上都导致粒子涨落，使其与原始连续场完全不同。我们得出结论，离散效应在 N-body 模拟的非线性演化中扮演核心角色。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0109199,
title = {On the problem of initial conditions in cosmological N-body simulations},
author = {Thierry Baertschiger and Francesco Sylos Labini},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0109199},
year = {2010}
}
备注
7 pages, latex, 3 postscript figures. Matched the publisehd version