宇宙模拟中尺度相关偏差的物理起源

我们利用大尺度流体动力学模拟并采用启发式准则进行星系形成，研究了星场与质量密度及气体温度之间的关系。我们发现偏差 b(R) = sigma_g(R)/sigma(R)，其中 sigma_g(R) 是半径为 R 的球体中星系计数方差，sigma(R) 同理，对 1 h^-1 Mpc 时为 2.6，对 30 h^-1 Mpc 时为 1.2。纳入星系密度随局部气体温度的依赖（以及局部质量密度的依赖）可完全解释这种尺度相关性。星系密度取决于温度，因为气体若过热则无法冷却形成星系；这导致 b(R) 尺度相关性，因为局部气体温度与引力势能相关，从而包含关于大尺度密度场的信息。我们表明，温度依赖通常使 b(R) 在准线性和非线性尺度上发生变化，表明尺度相关偏差可能是现实星系形成情景中的通用效应。我们发现，星系与质量密度场之间的关系也取决于星系年龄。在大尺度上，年老星系高度相关 (b ~ 1.7) 且高度相关 (r ~ 1.0) 于质量密度场；年轻星系不相关 (b ~ 0.8) 且与质量密度场关联度较差 (r ~ 0.5)。我们认为线性偏差不足以描述星系与质量之间的关系。