宇宙空洞的生与死

我们利用分水岭变换代码 VIDE，在宇宙学 N 体暗物质 {\Lambda}CDM 模拟中探测到的宇宙空洞，研究了它们的形成、增长、并合历史、运动及毁灭过程。通过改编用于构建晕并合树的方法，我们能够追溯单个空洞直至其最初出现，并记录其前身在高红移处的并合与演化。对于我们的模拟所捕捉到的空洞尺度，我们发现空洞形成率在尺度因子为 0.3 时达到峰值，这与空洞层级结构的增长及暗能量的出现相吻合。所有尺度的空洞出现在所有尺度因子处，尽管中位初始空洞尺寸随时间减小。当空洞变得可探测时，它们已具有接近当前的体积。几乎所有空洞都具有相对稳定的增长率，且仅遭受罕见的轻微并合。通过并合导致的空洞消解极为罕见。相反，大多数空洞作为较大母体的被吞并子空洞保持其独特的身份。最小的空洞在当前纪元正在坍缩，但空洞毁灭在尺度因子 0.3 之后停止。此外，空洞中心在其生命周期内趋向于移动极少，每 ln a 小于其有效半径的 0.01。总体而言，大多数空洞表现出极少的剧烈动力学演化；它们平静的生命使其成为宇宙学初始条件和暗能量印记的纯净探针。