宇宙模拟的鲁棒性 I：大尺度结构
天体物理学
2009-11-10 v2
摘要
冷暗物质的引力驱动演化主导着宇宙中结构在广泛长度尺度上的形成。虽然最长的尺度可以用扰动理论来处理，但对非线性效应的定量理解需要应用大规模粒子模拟方法。此外，对于下一代观测（如弱引力透镜）只能获得精确预测，必须依赖数值模拟。本文我们比较了来自多个 N 体代码的结果，使用测试问题和多样化的诊断工具，关注适用于研究结构形成许多观察相关方面的中等分辨率尺度。我们的结论是——尽管使用不同的算法和误差控制方法——总体而言，代码产生一致的结果。对于宇宙测试，结果在广泛尺度上的一致性是测试相关的。在最佳情况下，误差在 5% 或更好，但对于其他情况则可能超过 10%。这包括低质量的星系团质量函数以及小尺度的质量功率谱。虽然大多数偏差都有解释，但我们的結果指向需要在 N 体模拟误差及其理解方面取得显著改进，以匹配即将到来的观测的精度。模拟结果，包括星系团目录和初始条件，均可公开获取。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0411795,
title = {Robustness of Cosmological Simulations I: Large Scale Structure},
author = {Katrin Heitmann and Paul M. Ricker and Michael S. Warren and Salman Habib},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0411795},
year = {2009}
}
备注
32 pages, 53 figures, data from the simulations is available at http://t8web.lanl.gov/people/heitmann/arxiv, accepted for publication in ApJS, several minor revisions, reference added, main conclusions unchanged