移动网格上的激波识别：II. Illustris 宇宙中的流体动力学激波

流体动力学激波是欧拉方程非线性的体现，在宇宙学气体动力学中起着基础性作用。在这项工作中，我们识别并分析了 Illustris 模拟中的激波，并将结果与非辐射运行的结果进行了对比。我们表明，由于辐射冷却和恒星形成过程，具有更全面星系形成物理模型的模拟对激波寻找算法提出了新的挑战，这促使我们开发了若干方法学改进。我们发现，在当前纪元，Illustris 中的总激波表面积约为非辐射运行的 1.4 倍，激波处的能量耗散率高出约 7 倍。值得注意的是，马赫数高于和低于 $\mathcal{M}\approx10$ 的激波在整个宇宙时间内对总耗散的贡献大致相等。这与非辐射模拟形成鲜明对比，我们证明，很大一部分差异源于 Illustris 中强大的黑洞射电模式反馈。我们还概述了激波形态的巨大多样性，包括复杂的晕内激波网络、宇宙薄片上的激波、由黑洞和星系风引起的反馈激波，以及无处不在的吸积激波。在质量大于 $10^{12}\,\mathrm{M}_\odot$ 的高红移系统中，我们发现了晕中存在双重吸积激波模式。它们是在气体沿纤维状结构流动而未在外吸积激波处受到激波作用时产生的，但随后在更内部形成了第二个大致呈球形的吸积激波。