宇宙学流体动力学模拟预言对数值方法与冷却物理改变的鲁棒性
星系天体物理
2020-01-13 v2
摘要
我们测试并改进了用于宇宙学模拟的平滑粒子流体动力学(SPH)代码中的数值方案,包括压力-熵形式(PESPH)、时间依赖的人工黏性、精细的时间步判据,以及考虑了近期精炼的Haardt \& Madau (2012)电离背景模型下光致电离的金属线冷却。PESPH算法有效去除了传统SPH形式中存在的虚假表面张力,并且在我们的测试模拟中,对于Kelvin-Helmholtz不稳定性与冷云破坏,它较网格代码结果产生了更好的定性一致。利用一组宇宙学模拟,我们考察了先前工作中研究的许多量。星系恒星与HI质量函数、恒星形成历史、星系标度关系以及Ly森林的统计,对数值方法与微观物理的改变具有鲁棒性。如同我们先前的模拟,冷气体吸积主导了高红移星系与低红移低质量星系的增长,而风循环主导了低红移大质量星系的增长。然而,PESPH模拟去除了早期模拟中出现的伪冷团块,并且热气体吸积率在部分红移处增至高达一个数量级。新的数值模型还影响了金属在气体相间的分布,导致某些金属吸收线(最显著的是NeVIII)的统计出现显著差异。
引用
@article{arxiv.1810.12946,
title = {The Robustness of Cosmological Hydrodynamic Simulation Predictions to Changes in Numerics and Cooling Physics},
author = {Shuiyao Huang and Neal Katz and Romeel Davé and Mark Fardal and Juna Kollmeier and Benjamin D. Oppenheimer and Molly S. Peeples and Shawn Roberts and David H. Weinberg and Philip F. Hopkins and Robert Thompson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.12946},
year = {2020}
}
备注
29 pages, 25 figures, accepted by MNRAS