大尺度上IGM速度场的涡度
宇宙学与河外天体物理
2010-02-27 v1
摘要
我们利用LCDM和谐模型的宇宙学流体动力学模拟，研究了在大尺度上IGM速度场的涡度。我们表明，涡度场随时间显著增加，因为它可以通过IGM中的激波和复杂结构有效产生。因此，涡度场是揭示IGM非线性行为的有效工具，特别是IGM中湍流的形成和演化。我们发现涡度场并不遵循底层暗物质密度场的纤维和片状结构，并表现出高度非高斯和间歇性特征。涡度场的功率谱用于测量傅里叶空间中湍流的发展。我们表明，在z~0时，从0.2到3 h^{-1} Mpc尺度上，涡度场和速度场的功率谱之间的关系与完全发展的均匀各向同性湍流的预测完全一致。这表明宇宙重子场在小于约3 h^{-1} Mpc的尺度上处于完全发展的湍流状态。湍流流体的随机场产生湍流压力，阻止IGM的引力坍缩。在高密度区域内部甚至外部，涡度和湍流压力都很强。在平均过密度10倍的IGM区域，湍流压力平均可相当于温度为10^5 K的重子气体的热压力。完全发展的湍流将阻止IGM中的重子落入暗物质晕的引力势阱中。此外，湍流压力是动态且非热的，这使其与预热机制不同，因为它不影响IGM中氢的热状态和电离过程。
引用
@article{arxiv.1001.4127,
title = {Vorticity of IGM Velocity Field on Large Scales},
author = {Weishan Zhu and Long-Long Feng and Li-Zhi Fang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1001.4127},
year = {2010}
}
备注
27 pages, 10 figures, accepted for publication in ApJ