No Catch-22 for Fuzzy Dark Matter: testing substructure counts and core sizes via high-resolution cosmological simulations
本研究通过高分辨率宇宙学模拟探究模糊暗物质（FDM）的子结构丰度与暗晕核心特征，给出FDM与冷暗物质（CDM）子晕丰度比的拟合公式，发现存在FDM质量区间可同时匹配观测子结构计数与矮星系核心尺度，为区分FDM和CDM提供了观测依据。
2023-11-06 astro-ph.CO
AI-assisted super-resolution cosmological simulations II: Halo substructures, velocities and higher order statistics
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；Flatiron Institute（弗拉蒂伦研究所）；University of California Riverside（加州大学河滨分校）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
在这项工作中，我们扩展和测试我们最近开发的超分辨率（SR）模型的能力，以产生高分辨率（HR）实现的全相空间物质分布，包括位移和速度，从计算成本低的低分辨率（LR）宇宙学N体模拟。SR模型通过产生512倍的示踪粒子来提高模拟分辨率，延伸到复杂结构形成过程发生的深度非线性区域。我们验证了SR模型部署在10个测试模拟箱大小100 Mpc/h，并检查在红移空间的物质功率谱，双谱和二维功率谱。我们发现生成的SR字段匹配真实的HR结果在百分比水平下到k ~ 10 h/Mpc的尺度。我们还识别和检查暗物质晕及其子结构。我们的SR模型生成视觉上真实的小尺度结构，这不能通过LR输入来解决，并且与真实的HR结果具有良好的统计一致性。SR模型在晕占据分布、实空间和红移空间中的晕相关以及成对速度分布上的表现令人满意，与HR结果相匹配，具有可比的散射，从而证明了它在制作模拟晕星表方面的潜力。SR技术可以是一个强大的和有前途的工具，模拟小尺度星系形成物理在大宇宙体积。
2021-09-17 astro-ph.CO cs.LG
Mapping substructure in the HST Frontier Fields cluster lenses and in cosmological simulations
我们绘制了哈勃太空望远镜前沿场计划（HSTFF）观察到的前三个集群中的透镜推断子结构：Abell 2744（z = 0.308），MACSJ 0416（z = 0.396）和MACSJ 1149（z = 0.543）。统计解决暗物质subhaloes下降到~10^{9.5}太阳质量，我们比较派生的subhalo质量函数（SHMF）的理论预测，从分析模型和数值模拟在λ冷暗物质（LCDM）宇宙学。模仿我们在HSTFF中的观测星团成员选择标准，我们报告了40年来在次晕质量（10^{9-13}太阳质量）中SHMF的振幅和形状的极好一致性。投影效应似乎不会引入显着的错误，从模拟SHMF的确定。在星系团尺度上，我们没有发现类似于本星系团中卫星缺失问题的子结构危机的证据，但发现计数匹配的HSTFF SHMF在M_{sub halo} / M_{halo} ~ 10^{-5}之间具有极好的一致性。然而，我们发现的径向分布的子晕推断HSTFF集群透镜相比，从模拟集群的测定的差异。这表明，虽然选定的模拟集群匹配的HSTFF样品的质量，他们没有充分捕捉这些观察到的集群透镜的动力学特性和复杂的合并形态。因此，HSTFF集群可能是在一个短暂的进化阶段，目前在宇宙学模拟采样不足。在集群透镜的暗物质子结构的丰度和质量函数继续提供一个重要的测试LCDM范式，目前我们发现模型预测和观测之间没有紧张关系。
2017-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
The impact of baryonic physics on the shape and radial alignment of substructures in cosmological dark matter haloes
我们使用两个模拟约束本地UniversE模拟（CLUES）项目内进行研究的形状和径向对齐（的暗物质组件）subhaloes;其中一个模拟是一个暗物质只模型，而其他运行包括所有相关的气体物理和恒星形成配方。我们发现，气体物理学的参与对这两种属性都没有统计学上的显著影响-至少对于本研究中考虑的最大质量的subhaloes没有。然而，我们观察到在这两个模拟，包括和不包括气体动力学的（明显）的演变的暗物质形状的subhaloes以及径向对齐信号，因为infall时间。此外，这种演变是不同的，当定位在中央和外部地区的主机晕今天，而subhaloes往往成为更多的非球面在中央50%的主机的维里半径，径向对齐削弱中央政权，而加强在外部。我们确认，这是由于潮汐扭矩和近心点的subhaloes移动太快的对齐信号的响应。
2010-03-15 astro-ph.CO
Streams Going Notts: The tidal debris finder comparison project
虽然存在各种代码来系统地和稳健地在宇宙学模拟中找到晕和亚晕（Knebe等人，2011年，Onions等人，2012年），这是第一个工作，介绍和严格测试代码，发现潮汐碎片（流和其他未绑定的子结构）在结构形成的完全宇宙学模拟。我们使用一个跟踪代码和三个非跟踪代码来识别来自Aquarius套件的银河系类型模拟中的子结构（绑定和未绑定）（Springel等人，2008年），并后处理他们的输出与一个共同的管道，以确定这些子结构的属性，在一个统一的方式。通过使用一个完全宇宙学模拟的输出，我们也采取了一个步骤，超越了以前的研究潮汐碎片，使用简单的玩具模型。我们发现，跟踪和非跟踪代码同意以及识别的subhaloes，更重要的是，{ \em未绑定潮汐功能}与他们。总的子结构分布的基本属性（质量，速度分散，位置）的分布恢复与分散的$\sim20%$。使用跟踪码作为我们的参考，我们表明，非跟踪码识别复杂的潮汐碎片的纯度为$\sim40%$。分析子结构发现器的结果，我们发现，{ \em子结构}的一般分布显着不同于绑定{ \em子晕}的分布。最重要的是，结合和未结合的{ \em亚结构}一起构成主体晕质量的$\sim18%$，其是$\sim2$的因子，高于自结合的{ \em亚晕}中的分数。然而，这一结果受到其余挑战的限制，即明确定义未结合结构何时成为主体晕的一部分。然而，更一般的子结构分布提供了一个更完整的图…
2013-05-10 astro-ph.CO
Bloodhound Unleashed: Particle-based Substructure Tracking for Cosmological Simulations
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；University of Southern California（南加州大学）
Bloodhound算法通过改进的子结构跟踪方法，在宇宙模拟中更准确地追踪暗物质晕内子晕，从而提高对暗物质性质和银河卫星系的研究能力。
2026-03-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Modelling self-interacting dark matter substructures I: Calibration with N-body simulations of a Milky-Way-sized halo and its satellite
我们研究了自相互作用暗物质（SIDM）模型中银河系大小的主晕中$\sim10^9 M_\odot$质量的单次晕的演化。我们执行暗物质的N-体模拟的动态演化的个体subhaloes轨道其主机通过改变自散射截面（包括速度依赖的情况下），subhalo轨道，和内部属性的subhalo。我们校准重力热流体模型预测孤立的SIDM晕的球形质量密度分布的时间演化与模拟。我们发现，潮汐效应的SIDM subhaloes可以描述的碰撞较少的冷暗物质（CDM）的情况下开发的框架，但由于潮汐剥离的质量损失需要一个较短的典型的时间尺度来解释我们的SIDM模拟结果。只要横截面小于$\sim10\, \mathrm{cm}^2/\mathrm{g}$，并且次晕的初始态被设置在由标准$Λ$ CDM宇宙学预测的红移为$\sim2$的$2σ$能级散射内，我们的模拟就不会表现出10 Gyr次晕中心密度的重力热塌缩的显著特征。我们开发了一个半解析模型的SIDM subhaloes在一个时间演变的密度核心的主机与潮汐剥离和自散射冲压压力的影响。我们的半解析方法提供了一个简单，高效和物理直观的预测SIDM subhaloes，但需要进一步改进，以考虑重子效应的主机和重力热不稳定性加速潮汐剥离效应。
2022-09-06 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Reheating Effects in the Matter Power Spectrum and Implications for Substructure
宇宙在大爆炸核合成之前的热历史和膨胀历史是未知的。我们研究了宇宙学扰动从早期物质时代到辐射主导时代的演化。我们把再加热看作振荡的标量场微扰衰变为相对论等离子体和冷的暗物质。在重新加热后，我们发现，在衰变产生的暗物质密度的视界下扰动显着增强，而视界下的辐射扰动，而不是抑制。如果暗物质起源于再加热后的辐射浴，这种抑制可能是物质功率谱的主要截止。相反，对于非热标量衰变产生的暗物质，增强的扰动可以在宇宙黑暗时代驱动结构的形成，并显着增加致密子结构的丰度。对于低再热温度，我们发现，多达50%的所有暗物质是在微晕与M > 0.1地球质量在z=100，相比之下，在标准情况下的一小部分1 e-10。在这种情况下，超致密的亚结构可能构成了今天星系中暗物质的很大一部分。
2011-09-26 astro-ph.CO hep-ph
Lensing time delays as a substructure constraint: a case study with the cluster SDSS~J1004+4112
众所周知，引力透镜的时间延迟依赖于宇宙学参数，但它们也依赖于透镜的质量分布的细节。通常是建立质量分布的模型，并使用时间延迟观测来推断宇宙学参数，但自然也可以将宇宙学参数视为给定的，并使用时间延迟作为质量分布的约束。本文开发了一种方法来隔离到底是什么这些约束，使用自由形式的质量模型的合奏的主成分分析。我们发现，时间延迟提供了更严格的约束，在非常高的密集区域的透镜集群的物质分布。我们将其应用于SDSS J1004+4112的集群透镜，其丰富的透镜数据包括两个时间延迟。我们发现，假设一个和谐的宇宙学，时间延迟限制集群的中心区域是圆的，不太不平衡的比单独的透镜图像所允许的。这些关于物质分布的详细信息对于研究星系团的致密区域非常有用，因为直接测量很难研究这些区域。进一步的时间延迟测量，这是预期的，将使这个系统更加有趣。
2014-12-10 astro-ph.CO
Cosmological phase transitions, gravitational waves and self-interacting dark matter in the singlet extension of MSSM
在单重态超场扩展的最小超对称标准模型（MSSM）中，当单重态扇区与MSSM扇区之间的耦合很小时，单重态扇区可以是具有超对称性的准暗扇区（SUSY）.我们研究了这一方案下的宇宙学现象，得到了以下结果：（i）在通过自相互作用单暗物质（SIDM）求解小宇宙尺度反常的参数空间中，一级相变（FOPT）很容易发生，但需要MeV以下的较轻暗物质;（ii）FOPT和SIDM给出的参数空间可以通过LISA、天琴和太极等近期工程的相变引力波（GW）探测部分覆盖。因此，最近发展的GW天文学可能是一个新的探测这样的超对称性的情况。
2022-04-12 astro-ph.CO hep-ph
On the Power Spectrum of Dark Matter Substructure in Strong Gravitational Lenses
研究宇宙中最小的自束缚暗物质结构可以为暗物质的基本粒子性质提供重要线索。银河系尺度的强引力透镜效应提供了一种独特的方法来探测和表征银河系宇宙学距离上的暗物质亚结构。在冷暗物质（CDM）的范例内，透镜星系内的低质量subhalos的数量预计是大的，这意味着他们的透镜会聚场的贡献是近似高斯，因此可以描述其功率谱。在这里，我们开发了一个一般的形式主义计算从第一性原理的子结构收敛功率谱不同人口的暗物质subhalos。作为一个例子，我们将我们的框架，以两个不同的subhalo人口：截断Navarro-Frenk-White subhalo人口的动机标准CDM，和截断核心subhalo人口的动机自相互作用的暗物质（SIDM）。我们详细研究了次晕丰度、质量函数、内部密度分布和浓度如何影响子结构功率谱的振幅和形状。我们确定的功率谱是最敏感的subhalo丰度和时刻的质量函数的特定组合，以及分析中包括的最大subhalos的平均潮汐截断尺度。有趣的是，我们发现，在大波数的子结构功率谱的渐近斜率反映了内部的密度分布的subhalos。特别地，SIDM功率谱在CDM功率谱中不存在的大波数处表现出特征陡峭化，从而打开了使用这种可观察的（如果可以测量的话）来辨别这两种情况的可能性。
2018-01-08 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Substructure in Numerical Simulations: A Tale of Discreteness Noise, Runaway Instabilities, and Artificial Disruption
为了了解复杂的，非线性和数值模拟过程与潮汐演化的暗物质subhaloes在数值模拟，我们进行了一个大的理想化的模拟套件，按照个人N体subhaloes在一个固定的，分析主机晕势。通过改变物理和数值参数，我们调查在什么条件下的subhaloes进行中断。我们证实了我们在van den Bosch等人的分析评估中得出的结论，即大多数破坏是数值起源的;只要以足够的质量和力分辨率解决了次晕，束缚残留物就会存活下来。这意味着，最先进的宇宙学模拟仍然遭受显着的过度合并。我们证明，这主要是由于不充分的力软化，这会导致过度的质量损失和人工潮汐中断。此外，我们表明，在N-体模拟的subhaloes容易失控的不稳定性所引发的离散噪声的放大存在的潮汐场。这两个过程合在一起严重限制了暗物质子结构在最先进的宇宙学模拟中的可靠性。我们提出了两个标准，可用于评估是否在宇宙学模拟的个人subhaloes是可靠的或不，并主张subhaloes，满足这两个标准之一，从进一步的分析被丢弃。我们讨论了在天体物理学的几个领域这项工作的潜在影响。
2018-01-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Tracing the Cosmic Web substructure with Lagrangian submanifold
提出了一种新的计算范式，用于分析宇宙学冷暗物质模拟中的宇宙网亚结构。我们引入了一个新的数据场-触发场-它承载着关于宇宙结构形成的历史和动力学的丰富信息。触发器场是拉格朗日空间中的有序数据集，其表示由N体模拟中的计算粒子表示的每个无碰撞流体元素的基本体积的由内而外符号反转的圈数。这个场是使用拉格朗日子流形计算的，即由模拟粒子的三个拉格朗日坐标和三个欧拉坐标形成的六维空间中的三维暗物质片。它表明，非常丰富的子结构的暗物质晕和空区可以可靠和明确地恢复从触发场。
2014-09-26 astro-ph.CO
Confronting interacting dark radiation scenarios with cosmological data
本文系统研究五种相互作用暗辐射对宇宙学观测的影响，通过修改玻尔兹曼层级方程进行描述，并利用Planck 2018和BAO数据进行MCMC分析，发现对DR耦合无显著限制但略偏好类流体极限。
2023-07-02 astro-ph.CO hep-ph
Building Halo Merger Trees from the Q Continuum Simulation
宇宙学N体模拟是当今计算量最大的工作之一。一个关键的挑战是分析数十亿个紧凑的粒子团簇（称为晕）的结构、子结构和合并历史。有效地表示合并的历史晕是必不可少的许多星系形成模型用于生成合成天表，现代宇宙学模拟的一个重要应用。生成真实的模拟目录需要从模拟中计算大量的晕形成历史，并在许多时间步长内产生数十亿个晕，需要数百TB的分析数据。我们提出了快速并行算法产生晕合并树和跟踪晕子结构从一个单级，基于密度的聚类算法。合并树是通过分析相邻快照中的晕粒子隶属函数来创建的，子结构是通过跟踪合并晕的"核心"--靠近晕中心的粒子集来识别的。核心跟踪在创建合并树之后执行，并使用在树构造期间发现的关系将子结构与主机相关联。这些算法是用MPI实现的，并在Cray XK7超级计算机上进行了评估，使用了来自现代宇宙学模拟框架HACC的多达16，384个过程。我们目前的结果创建合并树从101个分析快照从Q连续体，大体积，高质量分辨率，宇宙学模拟进化的半万亿粒子。
2020-08-19 astro-ph.CO cs.DC
Identification of galaxy cluster substructures with the Caustic method
我们调查的权力焦散技术识别子结构的星系团光红移数据。焦散线技术的目的是估计质量分布的星系团的半径远远超过维里半径，动力学平衡不成立。该技术的两个副产品是识别集群成员和识别集群子结构。我们测试焦散技术作为一个子结构检测器上的两个样本的150模拟红移调查的集群，集群是从一个大的宇宙学$N$ -体模拟的$Λ$ CDM模型，并有质量的$M_{200} \sim 10^{14} h^{-1} M_{\odot}$和$M_{200} \sim 10^{15} h^{-1} M_{\odot}$在两个样本。我们限制我们的分析子结构中确定的模拟与质量大于$10^{13} h^{-1} M_{\odot}$。通过对$3R_{200}$内200个星系的模拟红移巡天，（1）焦散技术恢复了$\sim 30-50$ \%的真实子结构，（2）焦散技术识别的子结构中有$\sim 15-20$ \%对应于中心星系团的真实子结构，其余部分是周围区域的低质量子结构、星系团或星系团子结构，或不相关星系的偶然排列。这些令人鼓舞的结果表明，焦散技术是一种很有前途的方法来研究复杂的星系团的动力学。
2015-08-19 astro-ph.CO
Cosmological constraints on multi-interacting dark matter
$Λ$ CDM内部日益显著的紧张局势，加上在实验室实验中缺乏对暗物质（DM）的检测，提高了人们对非最小暗扇区的兴趣，这在理论上是有充分动机的，并激发了DM的新搜索策略。在这里，我们认为，第一次，DM具有同时与光子，重子和暗辐射（DR）的相互作用的可能性。我们已经开发了一个新的和有效的版本的玻尔兹曼代码类，允许一个DM物种有多个相互作用的渠道。在这个框架下，我们重新评估现有的宇宙学界限的各种相互作用系数在多相互作用DM的情况。我们发现这些不同的相互作用之间没有明显的简并，并表明它们的宇宙学效应在很大程度上是加性的。我们进一步研究了这些模型缓解宇宙学张力的可能性，发现DM-光子和DM-DR相互作用的组合可以同时降低$S_8$张力（从$2.3σ$到$1.2σ$）和$H_0$张力（从$4.3σ$到$3.1σ$）.公开发布我们的代码将为研究各种丰富的黑暗部门铺平道路。
2021-02-01 astro-ph.CO hep-ph
The Signatures of Self-Interacting Dark Matter and Subhalo Disruption on Cluster Substructure
本文通过30个宇宙学缩放模拟研究自相互作用暗物质对星系团子晕的影响，发现子晕丰度受抑制但计入瓦解子晕后可与冷暗物质调和，并论证利用星系团外围子晕的弱引力透镜信号可在未来将自相互作用截面约束到约1 cm²/g水平。
2021-06-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
How well can cold-dark-matter substructures account for the observed lensing flux-ratio anomalies?
透镜通量比异常很可能是由小尺度暗物质结构的引力透镜引起的。这些异常提供了测试冷暗物质（CDM）宇宙学模型的基本预测的前景：存在许多太小而不能容纳可见星系的子结构。在以前的两项研究中，我们发现，在水瓶座项目的CDM星系晕的六个高分辨率模拟中，暗晕的数量不足以解释CLASS调查中选定的类星体中观测到的通量比异常的频率。这些研究受到所用晕数量少、质量范围窄（1- 2 E12太阳质量）和所考虑的透镜椭圆度范围小的限制。我们解决这些缺点，通过调查透镜性质的大样本的晕具有广泛的质量范围内的两套高分辨率模拟的宇宙体积，并将它们与目前最好的样品的射电类星体。我们发现，正如预期的那样，子结构不改变通量比概率分布的图像对和三重大的分离，但他们有一个显着的影响，在小的分离的分布。对于这样的系统，CDM子结构可以占所观察到的通量比异常的很大一部分。对于大的近对分离系统，观测到的通量比和预测之间存在的差异，从光滑的晕模型是由于这些模型中固有的简化，不考虑在透镜质量分布的细节。
2014-10-17 astro-ph.CO
Core-collapse, evaporation and tidal effects: the life story of a self-interacting dark matter subhalo
自相互作用暗物质（SIDM）宇宙学承认暗物质（DM）晕密度分布的巨大多样性，从低密度核心到高密度核心塌陷尖点。高中心密度的增长的可能性，在低质量的晕，加速，如果晕是subhalos较大的系统，有有趣的后果小晕搜索与子结构透镜。然而，随着透镜-质量系统（$\sim 10^{13}M_\odot$）中$\lesssim 10^8 M_\odot$子晕的演化，传统的N体模拟在计算上是昂贵的。在这项工作中，我们开发了一种新的混合半解析+N体方法来研究高保真度的SIDM subhalos的演变，从核心形成核心崩溃，在分阶段模拟。我们的方法适用于小的subhalos（$\lesssim 1/1000$主机质量），其中动态摩擦引起的误差是最小的。我们能够捕获的subhalo粒子的蒸发与主机晕粒子的相互作用，尚未被充分探讨的背景下，subhalo核心崩溃的效果。我们发现三个主要的过程驱动下晕演化：下晕内部热外流，主机下晕蒸发，和潮汐效应。只有当热量外流超过蒸发和潮汐加热的能量增益时，晕下中心密度才会增长。因此，蒸发延迟甚至破坏了次晕核的坍缩。我们绘制了参数空间的subhalos核心崩溃，发现它几乎是不可能的驱动核心崩溃的subhalos在SIDM模型与常数截面。任何超紧凑暗子结构的发现与未来的子结构透镜观测有利于额外的自由度，如速度依赖性，在截面。
2022-08-23 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Cosmological Zoom-In Simulations of Milky Way Host Mass Dark Matter Halos with a Blue-Tilted Primordial Power Spectrum
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Leiden University（莱顿大学）
研究用高分辨率宇宙学放大纯暗物质模拟，探讨蓝倾斜原初功率谱对银河系宿主质量晕暗物质子结构的影响，发现其能增强子晕质量和V_max函数，提高缩放累积子结构分数及中心密度，并经高分辨率模拟验证。
2026-07-14 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
A Study of Catalogued Nearby Galaxy Clusters in the SDSS-DR4. II. Cluster Substructure
根据目前的宇宙学范式，大尺度结构在宇宙中分层形成。星系团是通过不断的质量增加而成长起来的。然而，质量吸积事件的速率和方式仍然是有争议的问题。我们分析了存在的子结构在附近的星系团星系的最大样本之一，在文献中。我们确定了具有亚结构的星系团所占的比例以及位于亚结构中的星系的性质。利用Dressler-Shectman检验研究了星系团的子结构，该检验是通过对与真实星系团相似的星系团进行广泛的蒙特卡罗模拟来校准的。为了避免由于星系团之间的不完整性不同而可能导致的结果偏差，我们选择了两个星系群：a）位于$z < 0.1$（EC 1）的星系团中比M $_{r} = $-20亮的星系;和b）位于$z<0.07$（EC 2）的亮度为$M_{r} < -19$的星系。在簇内区域（$r < r_{200}$）中，EC 1和EC 2簇的11个$\%$和33个$\%$分别显示出亚结构。对于EC 1和EC 2样品，该分数在外部簇区域（$\approx 55\%$）中较大。簇全局属性（如$σ_{c}$、$f_{b}$或$Δm_{12}$）不取决于簇子结构的数量。我们研究了位于EC 1和EC2星系群子结构中的单个星系的性质。当包含较暗的星系时，星系在星系团外部区域的子结构内的比例更大。亚结构内星系的相对速度分布表明，它们由一个与后溅星系混合的下落星系群组成。我们不能排除落在亚结构中的星系群是真正的场星系群。
2010-07-20 astro-ph.CO
Investigating dark matter substructure with pulsar timing: II. Improved limits on small-scale cosmology
超紧微晕（UCMH）是由大振幅的原初扰动和拓扑缺陷孕育而成的一类暗物质子结构。UCMH预计将生存到现在的时代，允许使用我们自己的银河系内的观测对其宇宙丰度进行限制。对它们的数密度的限制可以与早期宇宙中影响结构形成的条件联系起来，例如小尺度上原始能量的增加，一般的弱非高斯性，以及宇宙弦的存在。我们使用新的约束UCMHs的丰度从脉冲星定时放置广义的限制，这些宇宙学场景的参数。在某些尺度上，这种极限是迄今为止最强的，超过了暗物质湮灭的极限。我们的新极限有一个额外的优势，即不依赖于暗物质的粒子性质，因为它们只基于引力效应。
2017-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The model-independent degeneracy-breaking point in cosmological models with interacting Dark Energy and Dark Matter
本文研究了具有暗能量（DE）和暗物质（DM）相互作用的宇宙学模型。对于宇宙演化方程中的相互作用项$Q$，当$Q_{1}$（$Q$的一部分）为零时，存在一个与模型无关的简并破缺（D-B）点，在该点上，常数DE状态方程（EoS）之间没有简并，可以探测相互作用.
2019-08-17 astro-ph.CO
Constraining interacting dark energy models with latest cosmological observations
$H_0$的局部测量与基于普朗克数据的$Λ$ CDM模型的预测存在矛盾。这种张力可能意味着暗能量在晚期宇宙中得到了加强。我们利用CMB、BAO、LSS、SNe、$H(z)$和$H_0$的最新宇宙学观测结果来约束几个相互作用的暗能量模型。我们的研究结果没有显示出暗能量和暗物质之间相互作用的显著迹象。$H_0$张力可适度缓解，但不能完全释放。
2016-08-16 astro-ph.CO
The contribution to the antimatter flux from individual dark matter substructures
由单个暗物质（DM）子结构引起的局部反物质通量可以显著地依赖于源的自行。我们推导出与时间相关的正电子和反质子的主要来源的传播方程的解析解，发现静态限制是一个公平的近似只有非常高的能量粒子和附近的来源。本文讨论了弱相互作用大质量粒子（WIMP）模型对PAMELA正电子过剩和FERMI全电子数据的拟合。我们发现，对于一个单一的非静态DM点源，不能提取的数据，在一个独特的方式，模型独立的粒子物理观测，如WIMP质量，对湮灭截面，和湮灭产率。与WIMP模型相关的伽马射线发射诱导了显着的局部正电子或反质子通量，被发现与EGRET测量兼容，但它可以肯定地被FERMI-LAT望远镜挑出来。
2009-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
An interacting model for the cosmological dark sector
本文讨论了一个新的宇宙学暗区相互作用模型，其中冷暗物质的衰减稀释率为$a^{-3}f(a)$，其中f（a）是宇宙尺度因子$a$的任意函数.从热力学的角度，我们证明了f（a）与粒子产生过程的熵源成正比。为了研究这类相互作用模型的宇宙学结果，我们将f（a）展开成幂级数，得到了可行的宇宙学解。最后，我们使用当前的观测数据对相互作用函数f（a）进行约束。
2012-04-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A Fully Self-Consistent Cosmological Simulation Pipeline for Interacting Dark Energy Models
我们首次设计了一个完全自洽的模拟管道来研究暗物质和暗能量之间的相互作用。我们进行收敛性测试，并表明我们的代码是准确的不同尺度。利用普朗克、Ia型超新星、重子声学振荡（BAO）和哈勃常数观测所约束的参数，进行了宇宙学N体模拟。我们计算了四种不同的相互作用暗能量模型的物质功率谱和晕质量函数。除了暗物质密度分布外，我们还展示了暗能量的不均匀密度分布。有了这个新的模拟管道，我们可以进一步完善和约束相互作用的暗能量模型。
2018-11-05 astro-ph.CO
An Accurate Comprehensive Approach to Substructure: I. Accreted Subhaloes
这是第一个系列的三篇论文致力于研究晕子结构的分层宇宙学的CUSP形式主义的手段。本文导出了暗晕和吸积在暗晕上的弥散暗物质（dDM）及其前身的性质。具体来说，我们与dDM目前在任何时候在晕间介质的真实宇宙或宇宙学模拟与相应的自由流动的质量或晕分辨率质量，分别，并建立subhaloes和它们的种子在初始密度场之间的联系。通过监测的崩溃和virialisation的晕，我们从第一原理，没有一个自由参数的丰度和径向分布的dDM和subhaloes吸积到他们身上。我们的预测与模拟结果非常一致，但对于预测的吸积dDM的分数，这是大于在以前的工作中报道的，因为他们只计算吸积到最后的晕上的dDM，而不是到它的祖先。这里所追求的推导澄清了子结构的一些关键特征的起源。总体而言，我们的研究结果表明，CUSP是一个强大的工具，了解晕子结构和扩展的模拟结果，以任意质量，红移和形成时间的晕在任何层次的宇宙学赋予随机高斯密度扰动。
2021-10-20 astro-ph.CO
Constraints on Dark Matter from Dynamical Heating of Stars in Ultrafaint Dwarfs. Part 2: Substructure and the Primordial Power Spectrum
提出通过超微弱矮星系中恒星动力学加热效应探测暗物质子结构的新方法，对短距离尺度的原初功率谱和暗物质等曲率扰动设定了最强约束，并限制了多种inflation和暗物质模型。
2024-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Statistics of Substructures in Dark Matter Haloes
我们研究的数量和分布的暗物质子结构内的暗物质晕，使用大量的高分辨率模拟范围从组大小到集群大小的晕，并进行我们的宇宙学模型与WMAP 7年的数据一致。特别是，我们研究了子晕的测量特性如何作为母晕质量、母晕物理特性和红移的函数而变化。子结构中晕质量的分数随着质量的增加而增加。然而，有一个非常大的晕到晕的散射，只能部分地解释晕的物理性质，如浓度的范围。在给定的晕质量，浓度较低的晕包含显着较大的分数的质量在子结构，因为潮汐破坏的强度降低。大部分的子结构质量位于母晕的外围，在相对较少的大规模subhaloes。这种质量分离似乎随着红移的增加而变得更强，并且应该反映在不同宇宙时代的星系人口中更显着的质量分离。当晕被吸积到较大的结构上时，它们的质量会因潮汐剥离而显著减少。在吸积时质量更大的晕（它们应该拥有更明亮的星系）由于动力学摩擦而在更短的时间尺度上更靠近中心，因此遭受更显著的剥离。晕合并率强烈地依赖于环境与子结构在更大规模的晕遭受更重要的合并比他们的同行居住在不太大规模的系统。这应该转化为不同质量的晕的不同形态组合。
2011-11-08 astro-ph.CO
A new mechanism for dark matter generation from an interacting cosmological constant
我们提出了另一种暗物质产生的方案，从一个不断演变的宇宙学常数与宇宙的某些中间阶段的主导背景相互作用，并松弛到目前观测到的小值。这样，我们就可以看到，宇宙学常数与辐射或物质的相互作用可能产生宇宙中具有不同质量谱的暗物质密度，它们在宇宙微波背景辐射（CMBR）上具有特征性的弧形冻结特征。这种方法也为长期存在的宇宙学常数问题提供了一种可能的解决方案。
2012-12-28 astro-ph.CO
Interacting model of new agegraphic dark energy: Cosmological evolution and statefinder diagnostic
状态探测器诊断是区分不同暗能量模型的有效方法。本文利用状态探测器参数对$\{r, s\}$研究了暗能量与物质组分相互作用的新年龄学暗能量模型，并研究了它的宇宙学演化.我们绘制了新的年龄暗能量模型的轨迹在不同的相互作用的情况下，在statefinder平面。因此，相互作用对宇宙演化的影响在状态发现图中显示出来。
2010-02-13 astro-ph.CO
AIC and BIC for cosmological interacting scenarios
本文在广义相对论的框架下研究了依赖于暗物质和暗能量密度的线性和非线性宇宙相互作用。利用Akaike信息准则（AIC）和Bayesian信息准则（BIC）对SnIa（Union 2.1和binned JLA）、H（z）、BAO和CMB的数据进行了相互作用模型的比较，并分析了这些准则是否有利于更复杂的相互作用模型。在这种情况下，我们找到了一些合适的相互作用，减轻巧合的问题。
2017-08-22 astro-ph.CO gr-qc
Small-scale Effects of Thermal Inflation on Halo Abundance at High-$z$, Galaxy Substructure Abundance and 21-cm Power Spectrum
我们研究了热膨胀对宇宙学结构形成的影响，并提出了可用于约束和可能探测热膨胀情景的天体物理观测值。这些是暗物质晕丰度在高红移，卫星星系在银河系的丰度，和波动的21厘米辐射背景的时代之前的再电离。热膨胀的情况下留下的物质功率谱的特征签名，通过提高在特定的波数的振幅由热膨胀（$N_{\rm bc}$）期间的e-折叠的数量确定，并强烈抑制在较小的尺度模式的振幅。对于一个合理的参数空间范围内，结果之一是在高红移和银河系卫星星系的微晕形成的抑制。虽然这种效应是实质性的，但它与其他宇宙学或天体物理学效应一起退化。21厘米背景探测器的功率谱更直接地影响这一点，由于功率谱中的特征信号，它的观测可能是限制热膨胀情景的最佳方式。如果进行10000小时的观察，第1阶段（SKA 1）中的平方公里阵列（SKA）具有足够大的灵敏度，可以实现带有$N_{\rm bc}\gtrsim 26$的模型的这一目标。最后一个阶段SKA，预计灵敏度约高一个数量级，似乎更有希望，将涵盖更广泛的参数空间。
2017-11-15 astro-ph.CO
The Interacting and Non-constant Cosmological Constant
我们提出了一个具有固定状态方程的时变宇宙学常数，在宇宙漫长的历史中，它主要通过与背景的相互作用而演化。然而，这种相互作用在非常早期和晚期的宇宙中并不存在，并且在这些时期产生加速度，当它变得非常接近常数时。我们发现，在初始暴胀阶段之后，我们称之为λ参数的宇宙学常数从一个大的常数值滚降到另一个非常小的常数值，并以驱动加速的暗能量的形式进一步支配了当前的时代。
2009-08-17 astro-ph.CO
The effects of dynamical substructure on Milky Way mass estimates from the high velocity tail of the local stellar halo
我们调查的影响，动力流和子结构的估计本地逃逸速度和总质量的银河系质量的星系模拟本地晕星的高速尾巴。我们使用了一套高分辨率，磁流体力学宇宙放大模拟，解决了相空间子结构的局部体积周围的太阳一样的位置。我们表明，相空间结构显着不同的位置在个别星系和整个套件。子结构不均匀地填充高速尾部，并导致质量估计的差异。我们表明，流的组合，样本噪声和截断的高速尾部低于逃逸速度导致分布的质量估计值的中位数低于真实值的$\sim 20 \%$，并蔓延的一个因素2整个套件。修正这些偏差后，我们得到了Deason等人提出的银河系质量的修正值$1.29 ^{+0.37}_{-0.47} \times 10^{12}$ $\rm M_{\odot}$。
2019-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
The tidal evolution of dark matter substructure -- I. Subhalo density profiles
准确预测暗物质晕的丰度和结构演化对于理解星系形成、模拟星系成团和限制暗物质的性质至关重要。由于次晕演化的非线性性质，宇宙学的$N$体模拟仍然是其主要的研究方法。然而，最近的研究表明，这种模拟仍然受到人为干扰的严重影响，减少了小规模的信息内容，降低了所有模拟校准半分析模型的可靠性。在本文中，我们利用最近发布的DASH库的高分辨率，理想化的模拟subhaloes的潮汐演变，这是不受阻碍的数值overmerging由于离散噪声或力软化，校准改进的，更准确的模型subhaloes的密度分布的演变，经历潮汐加热和剥离在其主机晕。通过测试以前的研究结果，潮汐截断subhalo的结构演变完全取决于剥离的质量的分数，独立的剥离的细节，我们确定了一个额外的依赖于初始subhalo浓度。我们提供了显着改进的拟合函数的subhalo密度分布和结构参数（$V_\mathrm{max}$和$r_\mathrm{max}$），是畅通无阻的数值系统学和适用于广泛的参数空间。该模型将是未来半解析处理子结构演化的一个组成部分，可用于预测关键量，如演化的次晕质量函数和湮灭助推因子，并验证此类计算与宇宙学模拟。
2019-09-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Evolution of cosmological perturbations in the models with interacting dynamical dark energy
在动力学暗能量与暗物质非引力相互作用的模型中，考虑了宇宙学扰动的演化。暗能量状态方程参数（EoS）随时间变化，并由其绝热声速参数化。这种相互作用的暗能量模型比具有恒定EoS的模型具有优势，因为它避免了暗能量在暗扇区中某些类型的相互作用的辐射主导时期的非绝热不稳定性。导出了暗能量微扰方程解的稳定性条件。分析了暗能量的精粹和幻影类型的暗分量之间的附加相互作用强度对它们中密度和速度扰动演化的影响。
2020-11-05 astro-ph.CO
The relationship between substructure in 2D X-ray surface brightness images and weak lensing mass maps of galaxy clusters: A simulation study
在本文中，我们进行了一项研究，以确定什么样的洞察力可以可靠地收集从比较的X射线和弱透镜质量的星系团的地图。我们这样做，通过调查的二维子结构内的三个高分辨率的宇宙学模拟的星系团。我们的主要结果集中在非辐射气体动力学，但我们也考虑了在高红移辐射冷却的影响。对于我们的分析，我们使用了一种新的方法，基于unsharp-masking，以确定在二维表面质量密度和X射线表面亮度图的子结构。在全分辨率（~15 h ^-1 kpc）下，该技术能够识别几乎所有M> 10^12 h ^-1 M_sun的自束缚暗物质子晕。我们还报告了一个subhalo的质量和其相应的二维检测区域之间的相关性，这样的相关性，一旦校准，可以提供一个有用的估计子结构质量。比较我们的二维质量和X射线子结构，我们发现了惊人数量的匹配失败的情况：大约三分之一的星系大小的子结构没有对应的X射线。在更大的质量上也发现了一些有趣的情况，特别是合并集群的核心，情况可能很复杂。最后，我们将质量图降低到目前弱透镜观测所能达到的水平（z = 0.2时约为100 h ^-1 kpc）。虽然完整性质量极限增加了大约一个数量级，但质量-面积相关性仍然存在。我们的论文清楚地表明，下一代的透镜调查应该开始揭示丰富的信息集群子结构。（节录）
2009-08-24 astro-ph.CO
Galaxy Cluster Mass Estimates in the Presence of Substructure
我们开发并实现了一个模型来分析内部运动学的星系团，可能包含不独立跟踪集群潜力的星系子群。该模型允许在集群环境中的子结构，解开集群成员污染的前景和背景星系，并包括一个整体的集群旋转长期集群运动学的一部分。我们估计集群的速度分散和/或质量，同时边缘化在所有上述复杂性的不确定性。在第一个应用程序，我们公布的数据阿贝尔267（A267），我们没有发现集群旋转的证据，但我们确定了五个不同的星系子群。我们使用这些结果来探索推断集群属性的敏感性的子结构的治疗。与假设没有子结构的模型相比，我们的子结构模型将A267的动力学质量减少了$\sim 20\%$，并将星系团平均速度移动了$\sim 100$ km s $^{-1}$，相对于A267最亮星系团速度的偏移量大约增加了一倍。嵌入在这个框架内的球形Jeans方程，我们推断A267的暗物质晕的质量$M_{200}=6.77\pm1.06\times10^{14}M_\odot/h$，浓度$\log_{10}c_{200}=0.61\pm0.39$，符合宇宙学模拟中发现的质量浓度关系。
2018-10-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exact cosmological solutions of models with an interacting dark sector
在这项工作中，我们扩展了一阶形式主义的宇宙模型，提出了一个费米子和标量场之间的相互作用。描述充满相互作用的暗能量和暗物质的宇宙的宇宙学精确解已经获得。已经发现了早期减速膨胀随后后期加速膨胀的可行宇宙学解，特别是在过去呈现出暗物质成分占主导地位而在未来呈现出暗能量成分占主导地位的宇宙学解。在另一种情况下，暗能量单独是两个时期的原因，类似于Chaubergin气体的情况。也得到了完全加速的解。
2012-11-21 astro-ph.CO gr-qc
Hubble Space Telescope/Advanced Camera for Surveys Confirmation of the Dark Substructure in A520
利用哈勃空间望远镜/先进巡天照相机（ACS）观测数据，对合并星团A520进行了弱引力透镜研究。优秀的数据质量使我们能够达到每平方米约109个源星系的平均数密度。arcmin，与以前基于宽视场行星相机2（WFPC 2）图像的研究相比，它提高了质量重建的分辨率和重要性。我们注意消除仪器的影响，如由于ACS探测器的辐射损伤和位置相关的点扩散函数（PSF）的电荷拖尾。这个新的ACS分析证实了之前的说法，即在两个发光的子星系团之间存在大量的暗物质。我们研究了星系团的分布，并在这个位置观察到非常少的光。我们发现，在目前的ACS分析中的暗峰的质心是由~1 arcmin相对于WFPC 2分析的质心向西南偏移。有趣的是，这个新的形心与X射线发射最强的位置在空间上更一致，并且用这个形心估计的质光比之前的值高得多813+-78 M_sun/L_Rsun;基于WFPC 2形心的孔径质量提供了稍低但一致的质量。虽然我们不能提供一个明确的解释暗峰的存在，我们讨论了一个修订的方案，其中暗物质与更传统的范围sigma_DM/m_DM < 1 cm^2/g的自相互作用截面可以导致检测到这个黑暗的子结构。如果得到详细的数值模拟的支持，这一假设开辟了一种可能性，即A520系统可用于建立暗物质自相互作用截面的下限。
2014-01-16 astro-ph.CO
Exploiting Machine Learning and Disequilibrium in Galaxy Clusters to Obtain a Mass Profile
本研究用3-D K Means聚类分析Abell 2146星系团的4个子结构，判定其处于形成早期，利用其非平衡态构建径向质量分布，发现该分布中心集中度低于NFW分布，揭示暗物质分布的平衡演化特征。
2024-01-31 astro-ph.CO
Till the core collapses: the evolution and properties of self-interacting dark matter subhalos
本文提出一种分层模拟框架高效研究SIDM子晕演化，揭示核心坍缩条件及其在透镜观测中的独特特征，并表明子晕核心坍缩可解释哈勃望远镜发现的超陡密度轮廓。
2025-09-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Perturbation level interacting dark energy model and its consequence on late-time cosmological parameters
本文研究了在暗扇区中具有纯动量转移的相互作用暗能量模型对调和低红移观测与宇宙微波背景（CMB）结果之间矛盾的能力。这类具有纯动量交换的相互作用模型在微扰水平上对标准模型进行了修正。我们通过与观测数据的比较，包括综合的萨克斯-沃尔夫-星系互相关，星系功率谱，$f σ_8$，和CMB数据。结果表明，该模型可以减轻所观察到的局部和全球测量之间的紧张关系的$σ_8$。结果表明，$σ_8$对相互作用模型的最佳拟合值为$0.700$，低于$Λ$ CDM模型的最佳拟合值，且与低红移观测值一致.此外，我们进行预测分析，以找到相互作用的模型从未来的实验参数的约束。
2020-02-10 astro-ph.CO
Cosmological Simulations of Multi-Component Cold Dark Matter
暗物质的性质是未知的。许多暗物质候选者都是量子混合粒子，但这种性质从未在宇宙学中得到解释。在这里，我们通过广泛的$N$ -体宇宙学模拟从第一性原理探索这种可能性，并证明了双组分暗物质模型与所有尺度的观测数据一致。在模拟中发现的暗物质晕中心的子结构的大量减少和密度分布的平坦化可以同时解决现代宇宙学的几个突出难题。该模型分享了“为什么是现在？“对所有自交互模型进行微调警告。对直接和间接探测暗物质的实验进行了预测。
2015-02-12 astro-ph.CO
Cosmological Equation of State and Interacting Energies
在本文中，我们研究了宇宙演化的模型，假设宇宙的不同组成部分可以在任何时候相互作用。一个有效的宇宙状态方程（EOS）也被使用。一个特殊的函数w，它给出了一个很好的协议，我们的结果和实验数据，已被研究。最后，将所得模型应用于不同的重要案例。
2009-10-30 astro-ph.CO gr-qc
Weak lensing study of 16 DAFT/FADA clusters: substructures and filaments
虽然我们目前的宇宙学模型将星系团放置在细丝网络（宇宙网）的节点上，但我们仍然很难在高红移时检测到这些细丝。我们对来自DAFT/FADA巡天的16个大质量中高红移（0.4<z<0.9）星系团样本进行了弱透镜研究，这些星系团使用Subaru/Suprime-Cam或CFHT/MegaCam在至少三个光学波段成像。我们估计集群质量使用NFW适合KSB样的方法测量的剪切剖面，添加我们的贡献，集群丰度宇宙学研究所需的可观测质量关系的校准。我们计算收敛映射并选择其中的结构，通过噪声重采样技术确保其检测。利用我们的数据的大视场的优势，我们研究集群环境，增加信息从星系密度图在集群红移和X射线图像时可用。我们发现，集群在大尺度上表现出各种各样的弱透镜映射，它们可能都嵌入在兆秒差距尺度的引力结构中。我们根据弱透镜轮廓的平滑度和子结构的数量将它们分为三类：松弛（~7%），过去的合并（~21.5%），最近或现在的合并（~71.5%）。正在经历合并事件的集群的分数观测支持集群增长的层次方案，并意味着大规模集群强烈的研究红移的演变。最后，我们报告了在CLJ 0152、MACSJ 0454、MACSJ 0717、A851、BMW 1226、MACSJ 1621和MS 1621中检测到异常细长结构。
2016-03-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining Self-Interacting Dark Matter with Dwarf Spheroidal Galaxies and High-resolution Cosmological $N$-body Simulations
利用高分辨率的宇宙学$N$-体模拟研究了冷暗物质和自相互作用暗物质模型下的暗物质晕密度结构。我们量化subhalo的中心密度在150 pc从每个subhalo的中心在经典的矮球状和ultrafeak矮规模的银河系大小的晕。通过与观测结果的比较，我们发现$σ/m<3\ \rm{cm^{2}g^{-1}}$的自相互作用散射截面是有利的。由于宿主潮汐和自相互作用的共同作用，具有小近心的暗晕中心密度在冷模型和自相互作用模型之间存在明显差异，表明具有小近心的Milky Way卫星是未来大型光谱测量进一步约束暗物质性质的理想场所。
2021-12-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Sensitivity of Substructure Lensing to SIDM Core-collapse Model Variation
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；University of New Mexico（新墨西哥大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Institute for Advanced Study（高等研究院）；Carnegie Science（卡内基科学）
通过测试多种核心坍缩晕模型，研究不同建模变化对有效偏转场散度和旋度的两点相关函数的影响，发现小尺度上透镜信号对模型变化敏感。
2026-05-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Blooming Trees: Substructures and Surrounding Groups of Galaxy Clusters
我们开发的开花树算法，一种新的技术，仅使用光谱红移数据来识别子结构和周围的星系团，以及它们的成员星系。该算法基于估计的星系对结合能，建立了一个二叉树，分层排列视场中的所有星系。该算法在二叉树分支上寻找与引力势极小值相对应的芽;对于每个芽，该算法将星系的数量、它们的速度分散和它们的平均成对距离组合成一个参数，该参数区分不对应于任何子结构或组并因此最终死亡的芽，以及对应于子结构和组的芽，并因此绽放成所识别的结构。我们测试我们的新算法与样本的300个模拟红移调查的集群在不同的动力学状态，集群是从一个大的宇宙学$N$体模拟的$Λ$ CDM模型。我们将分析限制在模拟中确定的质量大于$10^{13} h^{-1} M_{\odot}$的子结构和周围组。通过对距星系团中心6 $h^{-1}$ ~Mpc范围内的200个星系的模拟红移巡天，该技术恢复了$ 80$ %的真实子结构和$ 60$ %的周围星系群，在$57$ %的已识别结构中，至少有60%的子结构和星系群的成员星系属于同一真实结构。这些结果提高了大约两个因素的性能最好的子结构识别算法，目前可用的$σ$高原算法，并建议我们的开花树算法可以是一个宝贵的工具，用于检测子结构的星系团和调查其复杂的动态。
2018-06-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
The Effect of Particle Noise in N-body Simulations of Gravitational Lensing
高分辨率的纯暗物质模拟为研究引力透镜的宇宙结构形成模型的理论预言提供了一种现实的、完全通用的手段。由于粒子数量有限，密度场只有在局部平均粒子间间距的几倍以上的尺度上才变得平滑。这在引力透镜特性上引入了噪声，例如表面质量密度、偏转角和放大率。在一些小规模的质量限制，噪声由于离散的N体模拟变得可比的物理子结构的影响。我们提出了解析表达式来量化泊松噪声，并研究其缩放与模拟的粒子数和拉格朗日平滑大小。我们使用凤凰集的模拟，目前最大的可用的暗物质模拟集群研究有限的数值分辨率和引力强透镜效应的子结构。我们量化了最小的解析子结构，从这个意义上说，与噪声相比，子结构对任何强透镜性质的影响都是显着的，并且我们发现结果大致与强透镜性质无关。一个简单的缩放与N体模拟的分辨率的模拟中的最小解析子结构。
2012-11-14 astro-ph.CO
Moving mesh cosmology: the hydrodynamics of galaxy formation
我们提出了一个详细的比较著名的SPH代码GADGET和新的动网格代码AREPO的一些水动力试验问题。通过各种数值实验，我们建立了一个明确的联系，测试问题和系统的数值效应在宇宙学模拟的星系形成。我们的测试表明SPH方法在几个部门的缺陷。这些精度问题不仅在理想化的流体动力学测试中表现出来，而且还传播到更现实的星系形成模拟设置中，最终影响整个宇宙学框架中的气体性质，正如Vogelsberger等人（2011）和Keres等人（2011）的论文所强调的那样。我们发现，在GADGET流体不稳定性的治疗不足，抑制熵产生的混合，低估了涡产生弯曲的冲击，并防止有效的气体剥离下降的子结构。在由内而外盘形成的理想测试中，由于虚假的角动量传输，GADGET中气体盘尺寸的收敛速度要慢得多。在模拟中，我们遵循形成中心盘和轨道子结构之间的相互作用，在晕，最终盘形态是惊人的不同。在AREPO中，来自下落子结构的气体很容易被耗尽并被并入宿主晕大气中，促进了扩展中心盘的形成。相反，气体子块在GADGET模拟中更连贯，在形态上改变了磁盘，因为它们影响它。SPH求解器的数值伪影对于分辨率差的流特别严重，因此不可避免地影响宇宙学模拟，由于它们的分层性质。我们的数值实验清楚地表明，AREPO提供了一个物理上更可靠的解决方案。
2012-06-13 astro-ph.CO
