SURFS：借助 Synthetic UniveRses For Surveys 乘风破浪

我们提出 Synthetic UniveRses For Surveys（{\sc surfs}）模拟，一组一致 $\Lambda$ 冷暗物质（\LCDM）宇宙学的 N 体/流体动力学模拟。这些模拟采用 Planck 宇宙学，包含多达 100 亿粒子，采样尺度与暗晕质量低至 $1~$kpc 与 $10^8{\rm M}_\odot$。我们使用先进的 6 维晕找算法与合并树构建器，从 $z=24$ 追踪并识别暗晕至今。我们证明，对于由 $\gtrsim100$ 个粒子组成的暗晕，其合并树的某些性质在数值上已收敛。暗晕质量、$V_{\rm max}$ 平滑增长，质量历史满足 $\log M(a)\propto\exp\left[-(a/\beta)^\alpha\right]$，其中 $a$ 为尺度因子，$\alpha(M)\approx0.8$ 且 $\beta(M)\approx0.024$，这些参数随暗晕质量减小而减小。子晕遵循幂律累积质量与速度函数，即 $n(>f)\propto f^{-\alpha}$，其中质量与速度分别有 $\alpha_{M}=0.83\pm0.01$ 与 $\alpha_{V_{\rm max}}=2.13\pm0.03$，与先前研究一致，且不依赖于红移。振幅的晕间弥散为 $0.9$~dex。晕内子晕数目与晕的浓度 $c$ 和自旋 $\lambda$ 弱相关：高 $c$ 低 $\lambda$ 的晕比同质量低 $c$ 高 $\lambda$ 的晕多 $60\%$ 子晕。高频率追踪显示子晕为动态居民，$25\%$ 暂时离开宿主晕成为反向溅落子晕，另有 $20\%$ 完全更换宿主，与先前研究一致。总体上，子晕具有椭圆轨道，$e\approx0.6$，周期为 $2.3^{+2.1}_{-1.7}$~Gyrs。子晕在近日点经过时损失大部分质量，质量损失率约 $\sim40\%$~Gyr$^{-1}$。这些星表将公开提供。