修正引力下碰撞气体的球状吸积 I：自相似解与一个新的宇宙学流体力学代码
宇宙学与河外天体物理
2022-08-03 v1
摘要
球状坍缩情景在宇宙学中极为重要，因为它抓住了结构形成的若干关键方面。Einstein-de Sitter（EdS）模型中存在自相似解极大地简化了分析，使其成为深入理解星系形成中真实且更复杂的物理过程的有力工具。尽管已有大量研究将各种附加物理过程纳入球状坍缩，但在该情景下，作为解释宇宙加速的 ΛCDM 范式流行替代方案的修正引力（MG）模型之效应仍未被很好理解。本文研究了一种特定 MG 模型中的碰撞气体球状吸积，该模型是少数亦允许自相似解的情形之一。该模型展现出由增强引力与屏蔽机制引起的有趣行为。尽管 MG 效应强烈，我们发现其自相似解与 EdS 模型吻合良好。这些结果被用于评估本文引入的、基于双曲偏微分方程引擎 ExaHyPE 2 的球状坍缩模拟新宇宙学流体力学代码。其与理论预言的良好一致证实了该代码在模拟球状坍缩中天体物理过程的可靠性。我们将在后续工作中使用此代码研究更现实的 MG 模型中气体的演化。
引用
@article{arxiv.2203.01174,
title = {Spherical accretion of collisional gas in modified gravity I: self-similar solutions and a new cosmological hydrodynamical code},
author = {Han Zhang and Tobias Weinzierl and Holger Schulz and Baojiu Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.01174},
year = {2022}
}
备注
20 pages, 13 figures