宇宙学中拉格朗日暗物质网格的扭曲量化
宇宙学与河外天体物理
2012-12-17 v2
摘要
我们考察了位移场的拉格朗日散度，在宇宙大尺度结构的拉格朗日描述中，它可以说是比密度更自然的物理量。我们将其记为 \psi，它量化了宇宙中初始均匀暗物质粒子点阵的拉伸与扭曲。\psi 编码了与密度相似的信息，但两者间的对应关系存在微妙之处。相比于超密度 \delta，它与对数密度 A 的对应关系更好。\psi 中的高斯分布在 A 中产生轻微偏态的分布；而在 \delta 中，我们发现许多情况下偏态进一步增加了 3。Bernardeau 提出的基于局部球对称坍缩（SC）的拟合给出了 \psi 逐粒子行为的公式，效果相当好，优于一阶或二阶（2LPT）拉格朗日微扰理论（LPT）。在 2LPT 中，初始与最终 \psi 之间存在大致的抛物线关系，这会在深空洞中产生超密度，因此低红移、高分辨率的 2LPT 实现应谨慎使用。SC 拟合在预测 \psi 方面表现优异，直至流交叉发生；此后，对于形成晕的粒子，\psi 如瀑布般骤降至 -3。这给出了一种生成 N 粒子实现的新方法。与 LPT 实现相比，此类 SC 实现减少了流交叉，并在视觉和单点 PDF 上与全引力结果具有更好的一致性。另一方面，除非对 SC 公式添加经验校正，否则 LPT 在预测大尺度流和大尺度功率谱幅度方面表现更好。
引用
@article{arxiv.1204.1326,
title = {Quantifying distortions of the Lagrangian dark-matter mesh in cosmology},
author = {Mark C. Neyrinck},
journal= {arXiv preprint arXiv:1204.1326},
year = {2012}
}
备注
Changes in presentation to match MNRAS-accepted version, 14 pages, 15 figures