宇宙速度场的性质

理解速度场对现代宇宙学非常重要：它提供了对结构形成的一般见解，其性质也是建模红移空间畸变和解释运动学Sunyaev-Zeldovich效应测量的关键要素。不幸的是，在宇宙学N体模拟中表征速度场本质上因两个事实而复杂化：i) 速度场在壳交叉后变得明显多值，并在焦散处具有不连续性。这是由于暗物质的无碰撞性质。ii) N体模拟仅在离散位置集合上采样速度场，在低密度区域分辨率较差。在本文中，我们讨论了如何通过使用相空间插值技术来规避相关问题。该方法提供了宇宙速度场及其导数的极其精确的估计，这些估计可以正确定义，而无需使用通常使用的任意“粗粒化”过程。我们详细探讨了宇宙速度场在非常大尺度上和高度非线性区域中的构型空间性质。特别地，我们表征了速度场的散度和旋度，给出了它们的单点统计，分析了傅里叶空间性质，并提供了相对于非线性物质功率谱的速度散度偏差的拟合公式。此外，我们对比了温暗物质和冷暗物质模型速度场的一些有趣差异。我们预期，这里进行的高精度测量将有助于详细理解暗物质的动力学及其形成的结构。