ASTRID模拟于z=0：从巨型黑洞到大尺度结构

我们展示了宇宙模拟ASTRID在z=0的计算结果。ASTRID包含约0.33万亿粒子（$2\times 5500^3$），每个边缘长度为 $370\, {\rm Mpc}$，是目前演化至z=0规模最大的流体动力学宇宙模拟之一。ASTRID拥有大量巨型黑洞（MBHs），覆盖质量范围 $4\times10^{4}\sim 2\times 10^{11}\ M_{\odot}$。采用的数值湍流模型能够较准确地描述MBH的动力学，使ASTRID成为研究MBH在宇宙尺度上生长与合并的强大工具。ASTRID成功地捕捉了MBH与其宿主星系的共演化，产生的 $M_{\rm BH}-M_{\star}$ 和 $M_{\rm BH}-\sigma$ 关系与观测结果良好一致。值得注意的是，ASTRID生成的这些关系具有更符合观测的散点，表明其对MBH多样性更为真实。z=0时的星系恒星质量函数总体上与观测约束一致。加入尘埃衰减后，星系光度函数也与观测良好吻合，星系颜色的双峰现象也得到再现。ASTRID中拥有大量巨型星系团和星系团：7个暗能量 halo 的 $M_{\rm 200c}>10^{15}\ M_{\odot}$，9709个 halo 的 $M_{\rm 200c}>10^{13}\ M_{\odot}$。我们量化了这些 halo 中的星际质量含量，发现星际质量与 halo 质量之间的相关性与观测约束良好吻合。最后，我们给出MBH与星系在z=0时的功率谱，以及它们相对于物质功率谱的偏差。我们发现，$M_{\rm BH}\geq 10^{8}\ M_{\odot}$ 的MBH和 $M_{\star}\geq 10^{10.5}\ M_{\odot}$ 的星系是较好的大尺度结构探测器。