作为底层暗物质密度场环境度量的宇宙马赫数

利用 Legacy 模拟项目的 $(1.6$ Gpc$/h)^3$ 体积宇宙学纯暗物质模拟,我们计算了宇宙马赫数(CMN)并理论探究了它们与晕性质及密度场特征的关系,以评估其作为环境度量的用途。在单个球面上计算的 CMN 与该区域的过密度以及围绕该区域的整体流动方向上的密度梯度均显示相关性。为减小这些相关性中值周围的散度,我们引入了一种新度量,即秩排序宇宙马赫数($\hat{\mathcal{M}}_g$),其与过密度 $\delta=\frac{\rho-\bar{\rho}}{\bar{\rho}}$ 表现出紧密相关性。大尺度密度梯度度量以及区域内晕族的其他平均性质也与 $\hat{\mathcal{M}}_g$ 表现出紧密相关性。在这项首次实证研究中,我们的结果表明 $\hat{\mathcal{M}}_g$ 是底层密度场因而也是环境的极佳代理,可规避对区域内数密度计数的依赖。在 $10$ 至 $100 Mpc$/h 的尺度上,使用通常会宿主大质量星系的暗物质晕 $(> 10^{12}$ M$_{\odot})$ 计算的马赫数与线性物质功率谱的理论预测在 $10\%$ 的水平上一致,该偏差由引力的非线性效应引起。在红移 $z\geq 3$ 时,这些偏差消失。我们还量化了模拟中缺失大尺度模式所导致的误差。边长 $\leq 1$ Gpc/$h$ 的模拟通常在 $\sim 100$ Mpc$/h$ 尺度上预测的 CMN 偏小 10-30%。