LCDM 宇宙中宇宙空洞的结构

欧拉宇宙学代码特别适合正确描述低密度区域。这一特性使得此类代码成为研究宇宙空洞形成和演化的绝佳工具。遵循这些思路，我们展示了一项欧拉自适应网格细化 (AMR) 流体动力学和 N 体模拟的结果，该模拟与通常做法相反，旨在细化模拟体积中低密度区域的计算网格。因此，由于数值技术的欧拉特性与 AMR 方法使用的高数值分辨率的 combined 效应，空洞区域得到了更好的描述。为了分析该模拟的结果，我们构建了一种新的空洞查找器，专门用于在 AMR 模拟中发现空洞的层级结构。该算法从密度最低和速度散度最高的单元开始识别空洞，然后扩展低密度体积直到达到空洞壁，空洞壁由密度梯度的陡峭程度定义。在红移 $z=0$ 处，在一个共动边长为 100 Mpc/h 的宇宙学盒子中，我们识别出数百个大小高达 17 Mpc/h、典型密度对比度为 -0.8 的空洞，它们显示出复杂的形态和错综复杂的嵌套结构层级。对其质量密度剖面的分析得出结论：一个普适的密度剖面可适用于任何大小、密度、形态和红移的空洞。