The impact of baryonic physics on the abundance, clustering, and concentration of halos
我们研究重子物理学的晕分布的流体动力学模拟（Illustris，IllustrisTNG和EAGLE）的影响，特别是关于它是如何不同于暗物质只（DMO）模拟。我们发现，在一般情况下，DMO模拟产生的晕质量函数（HMF）转移到更高的晕质量比他们的流体动力学同行，由于缺乏重子物理。然而，这种质量移动的确切性质是质量，晕定义，红移和大尺度环境的复杂函数，并且它还取决于模拟中实现的重子物理的细节。我们提出了拟合公式的修正，需要适用于每个DMO晕目录，以重现HMF发现在其流体动力学对应。我们提供这些公式的所有三个模拟，五个不同的晕定义在红移0，1和2。此外，我们还探讨了这种HMF差异对环境的依赖性，发现在大多数情况下，低密度环境中的晕比高密度环境中的晕受重子物理的影响略大。因此，我们还提供了依赖于环境的质量校正公式，可以重现的条件，以及全球，HMF。我们表明，我们的质量校正也修复了大规模的集群晕，虽然环境依赖的校正需要达到优于2%的精度。最后，我们考察了重子物理对晕质量-浓度关系的影响，发现在流体动力学模拟中晕质量-浓度关系的斜率与DMO模拟中的一致。最后，我们建议任何未来的工作依赖于DMO晕目录纳入我们的质量修正，以测试其结果的重子效应的鲁棒性。
2021-11-16 astro-ph.CO
Baryon Census in Hydrodynamical Simulations of Galaxy Clusters
我们进行了一组宇宙学SPH流体动力学模拟的星系团和集团的分析，旨在研究在集群中的总重子预算，以及如何在热扩散组件和恒星组件之间共享这个预算。使用TreePM+SPH GADGET-3程序，我们进行了一组非辐射模拟，两组模拟包括辐射冷却、恒星形成和超新星反馈（SN），其中一组还考虑了活动星系核（AGN）反馈的影响。分析进行了双重目的的恒星和热气体含量的SN和AGN反馈所发挥的相对作用的研究的含义，并校准集群重子分数及其演化作为宇宙学工具。我们发现，这两个辐射模拟集预测的恒星质量分数与集群质量的趋势，往往是弱于观察到的。然而，这种张力取决于所考虑的特定观测数据集。包括AGN反馈的影响，阐明了这种紧张的恒星质量和预测值的热气质量分数和总重子分数与观测结果更接近。我们进一步计算了星系团重子含量与宇宙重子分数之比Y_b随星系团中心半径和红移的变化。在R_500处，我们发现对于M_500>2 \times 10^{14} h^{-1} M_sun的大质量星系团，Y_b几乎不依赖于所包含的物理过程，其特征在于红移演化可以忽略：Y_{b,500} =0.85+/-0.03，误差考虑了内禀均方根。在模拟集群的集合内分散。在较小的半径，R_2500，Y_b的典型值略有下降，根据模拟中包括的物理量，而它的散射增加了约两倍。
2013-02-11 astro-ph.CO
The clustering of baryonic matter. II: halo model and hydrodynamic simulations
我们最近开发了一个广义的晕模型，以描述宇宙中每个质量成分的空间聚集特性，包括热气体和恒星。在这项工作中，我们讨论了一组宇宙学模拟，包括不同种类的流体力学模型的互补性。我们发现，在模拟中测得的质量分数和密度分布并不总是成功地再现模拟物质的功率谱，原因是后者编码的信息从一个更大的范围内的质量比访问单独解决的结构。换句话说，这种晕轮模型允许人们从物质的空间聚集中提取关于结构生长的信息，这与来自单个物体研究的信息是互补的。我们还发现了一些方向，以改善目前的实施模式，这取决于具体的应用程序之一，在脑海中。最相关的一个是扩散气体成分的偏差的尺度依赖的必要性，这将是有趣的测试与未来的探测的温暖，热星系际介质。这项研究证实了通过研究质量的聚集来获得关于星系和团簇形成的物理信息的可能性，我们下一步的工作将包括将晕模型应用于未来的高精度宇宙剪切测量。
2014-07-17 astro-ph.CO
Hydrodynamical simulations of galaxy clusters in dark energy cosmologies: I. general properties
我们研究了暗能量对结构形成的影响，在五个不同的宇宙学模型，即一个和谐的$Λ$ CDM模型，两个模型与动态暗能量，被视为一个精粹标量场（使用RP和SUGRA势的形式）和两个扩展的精粹模型（EQP和EQn），其中的精粹标量场与引力非最小相互作用（标量张量理论）。我们对所有模型采用了物质功率谱$σ_{8}$的归一化来匹配CMB数据。在含有动力学暗能量和精粹的模型中，我们用$w_0\approx-0.9$描述物态方程，仍在观测允许的范围内。对于每一个模型，我们进行了流体动力学模拟的宇宙学盒的$(300 \ {\rm{Mpc}} \ h^{-1})^{3}$，包括重子，并允许冷却和恒星形成。演化中的暗能量和重子物理学的当代存在使我们能够研究不同背景宇宙学和发光物质演化之间的相互作用。由于星系团重子分数可以用来约束其他宇宙学参数，如$Ω_{m}$，我们还分析了暗能量如何影响星系团的重子含量。我们发现，在动力学暗能量模型中，演化的宇宙学背景导致不同的恒星形成速率和不同的星系团形成历史，但重子物理并没有受到相应的影响。我们研究了几个代理的集群质量函数的基础上的X射线观测值，如温度，光度，$M_{gas}$，和$Y_{gas}$。我们的结论是，X射线温度和$M_{gas}$函数是更好的诊断解开不同的暗能量模型之间的结构的生长。[删节]
2012-03-23 astro-ph.CO
Degeneracies between Modified Gravity and Baryonic Physics
为了确定修正引力理论的可观测特征，考虑重子物理的影响是很重要的。我们使用ISIS代码的修改版本来运行宇宙学流体动力学模拟，以研究修改后的重力和辐射流体动力学过程之间的简并性。其中，一个是标准的$Λ$ CDM模型，四个是Symmetron模型的变体。对于每一个模型，我们运行了三种重子过程：非辐射流体力学;冷却和恒星形成;冷却，恒星形成和超新星反馈。在模拟中，我们构建了晕的气体密度、温度和暗物质密度的叠加剖面，并研究了它们之间的差异。我们发现，这两个模型的辐射变化显示其过程之间的退化和定义的对称模型的三个参数中的至少两个。
2018-05-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Precision cosmology with baryons: non-radiative hydrodynamics of galaxy groups
重子对物质功率谱的影响可能会对未来的星系调查产生可观察到的影响，如欧几里得或LSST。作为迈向完全预测理论的第一步，我们研究了非辐射流体动力学对星系群大小的晕结构的影响，这对弱透镜功率谱的贡献最大。我们进行高分辨率（超过一百万个粒子每晕和一千秒差距的分辨率）的非辐射流体动力学放大模拟的样本16晕，比较流行的分析模型的配置文件。我们发现，总的质量配置文件是很好地拟合纳瓦罗，弗伦克和怀特模型，与参数略有修改的暗物质唯一的模拟。我们还发现，小松和Seljak流体静力学解决方案提供了一个很好的适合的气体剖面，但显着的偏差，所产生的强大的湍流混合的核心和非热，湍流压力支持在郊区。湍流能量随半径呈浅的线性上升，并与晕形成时间相关。仅使用三个主要的结构晕参数作为变量（总质量，浓度参数和中心气体密度），我们可以预测精度优于20%的个别气体的密度和温度分布。对于与功率谱计算相关的平均总质量分布，我们甚至达到了1%的精度。这些预测的鲁棒性已被测试对分辨率的影响，不同类型的初始条件和流体动力学计划。
2017-03-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Borg Cube Simulation: Cosmological Hydrodynamics with CRK-SPH
下一代观测提出的一个具有挑战性的要求是从理论上把握重子对结构形成的影响。在这方面，模拟气体物理的宇宙流体动力学模拟至关重要。高度的建模灵活性存在于这个空间，重要的是要探索一系列的方法，以衡量模拟预测的准确性。我们目前的结果，从第一个宇宙学模拟保守再生核平滑粒子流体动力学（CRK-SPH）。我们采用两种模拟：一种是纯粹在重力作用下演化的，另一种是非辐射流体动力学的。每一个都包含2 × 2304^3个冷暗物质和重子粒子，在一个800 Mpc/h的盒子里。我们比较统计以前的非辐射模拟，包括功率谱，质量函数，重子分数，和浓度。我们发现气体的温度，熵和压力的自相似径向分布，并表明一个简单的分析模型恢复这些结果优于40%以上的两个数量级的质量。我们量化了晕中的非热压力支持水平，并证明了对于质量为10^15（10^13）Msun/h的晕，流体静力学质量估计值偏低24%（10%）。我们计算的热和运动的Sunyaev-Zel'dovich效应的角功率谱，并找到良好的协议与低l普朗克测量。最后，人工散射粒子之间的质量不等的有很大的影响重力只运行，我们强调更好地了解这个问题在流体动力学应用的重要性。这是第一次在模拟活动中使用CRK-SPH与未来的工作，包括亚分辨率气体处理。
2019-06-03 astro-ph.CO
Baryonic impact on the dark matter orbital properties of Milky Way-sized haloes
我们结合光谱方法和银河系大小星系的宇宙学模拟研究了暗物质晕的轨道性质。我们比较了流体动力学和$N$ -体模拟中单个暗物质粒子的动力学和轨道，发现由于重子的影响，暗物质晕的盒、管和共振轨道的比例显著降低。特别是，在流体动力学模拟的暗物质晕的中心区域占主导地位的规则，短轴管轨道，相反，在$N$体运行的混乱，箱和薄的轨道占主导地位。这导致了一个更球形的暗物质晕在流体动力学运行相比，一个扁长的一个常见的$N$体模拟。此外，通过使用基于核的密度估计，我们比较了粗粒度的相空间密度的暗物质晕在两个模拟中，并发现它是较低的$\sim0.5$指数在流体动力学运行由于角动量分布的变化，这表明重子过程，影响暗物质是不可逆的。我们的结果表明，重子在决定星系中暗物质晕的形状、运动学和相空间密度方面起着重要的作用。
2017-01-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effects of baryons on the halo mass function
本文分析了重子物理对晕质量函数的影响。分析是基于模拟的宇宙体积。除了暗物质（DM）的唯一模拟，我们还进行了其他两个流体动力学模拟。我们确定了晕使用球形密度算法和他们的质量计算在三个不同的密度（相对于临界），$Δ_c=200$，500和1500。我们发现晕质量之间的分数差在流体动力学和DM模拟几乎是恒定的，至少对于晕更大规模比$\log (M_{Δ_c} / \hMsun)\geq 13.5$。在这个范围内，流体动力学模拟中的质量增加在$Δ_c=500$约为4- 5%，在$Δ_c=200$约为$\sim 1$ -2%。非常有趣的是，这些差异几乎是相同的辐射和非辐射模拟。晕质量的这种变化引起晕质量函数（HMF）的相应变化。在$z=0$中，GH和CSF模拟的HMF接近DM，在$Δ_c = 200$中差异为$\mincir 3$ %，在$Δ_c=500$中差异为$\simeq 7$ %，在$Δ_c = 1500$中差异达到$\sim 10$ -20%。在该较高的过密度下，辐射情况下的HMF的增加相对于非辐射情况大约2倍。假设恒定的质量偏移以将HMF从流体动力学模拟重新缩放到DM模拟，使得相对于DM情况的HMF差异与零一致。我们的研究结果有有趣的影响，括号中的质量函数校准的不确定性与不确定的重子物理学，在宇宙学应用的星系团的未来大调查。（节录）
2012-04-04 astro-ph.CO
Accurate initial conditions in mixed Dark Matter--Baryon simulations
我们量化的混合重子-暗物质流体动力学模拟的结果中的错误，源于过时的近似生成的初始条件。在当代的大型模拟中，红移为0的误差在重子和暗物质的功率谱以及它们的组合的总物质功率谱中是百分之几到百分之十的数量级。在描述了如何正确地分配初始位移和特殊速度的多个物种，我们回顾几个近似：（1）{使用总物质功率谱来计算两种流体的位移和特有速度}，（2）使用忽略均匀辐射的牛顿增长因子将线性红移零功率谱标度回到初始功率谱，（3）使用具有同步规范密度的粒子规范速度;（4）忽略偏移重子网格相对于暗物质网格的傅立叶模的相位差。这些近似中有三个没有考虑到暗物质和重子在光子退耦后会经历与尺度相关的增长，这导致速度方向与它们的位移方向不同。我们比较的结果与这四个近似的流体动力学模拟我们的参考模拟，所有设置相同的随机种子和模拟使用小工具-III。
2016-10-26 astro-ph.CO
On the Hydrodynamic Interplay Between a Young Nuclear Starburst and a Central Super Massive Black Hole
我们提出了一维数值模拟，考虑辐射冷却和重力的影响，重新插入的物质流体动力学的恒星风和超新星在年轻的核恒星爆发与中央超大质量黑洞（SMBH）。模拟证实了我们以前的半解析结果低能量的星爆，在准绝热制度的演变，并将其扩展到更强大的星爆在灾难性的冷却制度。模拟结果表明，在所有情况下的双峰流体动力学解决方案。他们提出了一个准静态吸积流到黑洞，定义的物质重新插入大质量恒星内的停滞体积和固定的星爆风，由高的热压力之间的停滞和星爆半径获得的区域驱动。在灾难性的冷却状态下，停滞半径迅速接近星暴区域的表面，因为人们认为更多的大质量星暴。这导致了更大的吸积率到SMBH和同时强大的风能够抑制星际物质接近核星暴。因此，我们的自洽模型建立了一个直接的物理联系之间的SMBH吸积率和核恒星形成活动的宿主星系，并提供了一个很好的上限到中央黑洞的吸积率。
2010-04-26 astro-ph.CO
Profiles of cosmic filaments since z=4.0 in cosmological hydrodynamical simulation
很大一部分低红移的重子仍然没有被探测到。大多数失踪的重子被认为存在于大尺度的宇宙细丝中。了解暗条中重子的分布对于寻找失踪的重子是至关重要的。我们在宇宙流体动力学模拟中研究了自$z=4.0$以来的宇宙细丝的性质，着重于垂直于细丝棘的密度和温度分布。我们的定量评估证实了$z=2$后粗而突出的细丝的快速生长。我们发现，自$z=4.0$以来，纤维的局部线密度与纤维的局部直径存在相关性。在不同宽度的暗条中，暗物质和重子气体的平均密度分布都具有自相似性，可以用等温单β模型描述。典型气体温度随丝宽的增加而增加，对于宽度为$D_{fil} \gtrsim 4.0 \rm{Mpc}$的丝，典型气体温度高于$10^6$ K，这将是利用热Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应寻找丢失重子的最佳目标.在含有$D_{fil} \gtrsim 4.0 \rm{Mpc}$的暗条中，从边界到内核区域的温度显著升高，这可能是由于吸积激波的加热，而含有$D_{fil}< 4.0 \rm{Mpc}$的暗条中的温度升高平缓。
2021-07-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Why Cosmic Voids Matter: Mitigation of Baryonic Physics
本文借助 Magneticum 高分辨率流体动力学与仅暗物质模拟，量化重子物理对宇宙空洞统计和剖面的微弱影响，证明暗物质空洞结果稳健并适用于未来观测。
2023-12-18 astro-ph.CO
Cosmological simulations with hydrodynamics of screened scalar-tensor gravity with non-universal coupling
在本文中，我们研究的影响，让暗物质和气体在宇宙中的耦合到标量场的介子模型，一个修改的引力理论，具有不同的耦合强度。我们还寻找一种方法来区分普遍和非普遍的观察耦合。该研究利用一系列流体动力学，宇宙学N体模拟进行，研究由此产生的功率谱和星系晕特性，如密度和温度分布。结果表明，在万有耦合的情况下，重子分数与$Λ$ CDM的偏差小于在整个晕中的非万有耦合的情况。同样的情况也出现在重子功率谱偏置中，重子功率谱偏置定义为气体与暗物质功率谱的比值。密度分布和功率谱与$Λ$ CDM参考值的偏差在暗物质和气体之间可以显著不同，因为暗物质的偏差大多大于气体中的偏差。
2015-10-23 astro-ph.CO
Modeling the Impact of Baryons on Subhalo Populations with Machine Learning
我们确定subhalos在暗物质-只有（DMO）放大模拟，很可能会被打乱，由于重子效应通过使用随机森林分类器训练的两个流体动力学模拟银河系（MW）质量主机晕从Latte套件的反馈在现实环境（FIRE）项目。我们训练我们的分类器，使用五个属性的每个中断和幸存的subhalo：在第一次近心通道吸积后的近心距离和比例因子，和比例因子，维里质量，吸积时的最大圆周速度。我们的五属性分类识别中断subhalos在消防模拟与$85\%$的袋外分类评分。我们预测幸存的subhalo人口在DMO模拟的消防主机晕，发现流体动力学的结果非常一致，特别是，我们的分类优于DMO放大模拟，包括在每个流体动力学模拟的中央星系盘的引力势，这表明它捕获的动力学效应的中央盘和额外的重子物理。我们还预测幸存的subhalo人口的一套DMO放大模拟MW质量主机晕，发现重子影响每个系统一致，预测的subhalo中断量大于主机到主机之间的分散subhalo人口。虽然我们的训练集的小尺寸和特定的重子物理处方限制了我们结果的一般性，但我们的工作表明，在流体动力学放大模拟上训练的机器学习分类算法可以有效地预测现实的subhalo种群。
2018-06-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Inpainting Galaxy Counts onto N-Body Simulations over Multiple Cosmologies and Astrophysics
本文提出用条件得分模型从N体暗物质密度场直接生成星系分布，以极低计算成本实现与流体动力学模拟统计一致且更精确的星系场仿真。
2024-08-01 astro-ph.CO
$κ$TNG: Effect of Baryonic Processes on Weak Lensing with IllustrisTNG Simulations
利用基于宇宙学流体动力学模拟的$κ$ TNG，研究了重子过程对弱透镜观测量的影响。我们量化的重子效应的WL角功率谱，一点概率分布函数（PDF），和数量计数的峰值和极小值。我们还展示了这些效应的红移演化，这是区分重子效应与基础物理如暗能量、暗物质和大质量中微子的关键。我们发现，重子过程降低了小尺度功率，抑制了PDF的尾部，峰和最小值计数，并改变了峰和最小值的总数。我们将我们的结果与现有的半解析模型和流体动力学模拟进行比较，并讨论了差异的来源。$κ$ TNG套件包括10，000张$5 \times 5 \, \mathrm{deg}^2$地图的实现，用于40个源红移，最高可达$z_s = 2.6$，很好地覆盖了现有和即将到来的弱透镜调查的兴趣范围。我们还产生了$κ$ TNG-暗套件的地图，生成的基础上相应的暗物质只有illustrisTNG模拟。我们的模拟图适合开发包含重子效应的分析模型，但对于依赖质量图的研究也特别有用，例如非高斯统计和卷积神经网络的机器学习。这套模拟地图可在Columbia Lensing（http：//www.example.com）上公开获得。columbialensing.org
2021-02-08 astro-ph.CO
Breaking baryon-cosmology degeneracy with the electron density power spectrum
星系中不确定的反馈过程会影响物质的分布，目前限制了弱透镜巡天的能力。如果我们能够识别出对这些不确定性具有鲁棒性的宇宙学统计，或者通过其他方式限制这些影响，那么我们就可以增强当前和即将到来的弱透镜观测的力量，如DES，Euclid，鲁宾天文台和罗马太空望远镜。在这项工作中，我们调查的潜力，电子密度自功率谱作为一个强大的宇宙学和重子反馈探针。我们使用一套（磁）流体动力学模拟从CAMELS项目，并进行了理想化的分析，预测统计的不确定性有限的宇宙学和物理动机的天体物理参数。我们发现，电子数密度自相关，可通过运动学Sunyaev-Zel 'dovich观测或通过快速射电暴色散措施，提供严格的约束$Ω_{m}$和中等质量晕，$\bar{f}_{\mathrm{bar}}$的平均重子分数。通过获得相关的系统的不确定性的经验措施，我们发现这些约束在很大程度上是强大的重子反馈模型中实现的流体动力学模拟的差异。我们进一步讨论了与我们的分析相关的主要警告，并指出未来工作的可能方向。
2022-01-11 astro-ph.CO
A gradient based method for modeling baryons and matter in halos of fast simulations
快速N体PM模拟具有少量的时间步长，如FastPM或COLA已经非常成功地模拟星系统计，但它们缺乏小尺度力分辨率和长时间步长，不能给出准确的晕物质轮廓或物质功率谱。高分辨率的N体模拟可以改善这一点，但缺乏重子效应，这只能适当地包括在水力模拟。在这里，我们提出了一个计划来校准的快速模拟，以模仿流体动力学模拟或高分辨率N体模拟的精度。该方案是基于梯度下降的有效引力势，模仿短程力，或有效焓，模仿气体流体动力学和反馈。该方案是快速和可微的，并且可以作为后处理步骤纳入任何模拟。对几种重子反馈和暗物质模拟的物质功率谱给出了很好的结果，并给出了改进的暗物质晕轮廓。该方案甚至能够找到大的subhalo，并增加快速模拟和高分辨率N体或水模拟之间的相关系数。它也可以用来增加重子效应的高分辨率N体模拟。虽然该方法具有自由参数，可以在各种模拟中校准，但它们也可以被视为描述重子效应的天体物理学讨厌参数，这些参数可以在数据分析期间被边缘化。在这个观点中，这些参数可以被看作是重子效应的有效参数化。
2018-04-02 astro-ph.CO
The impact of baryons on weak lensing statistics as a function of halo mass and radius
Columbia University（哥伦比亚大学）；Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）；Flatiron Institute（平顿研究所）
研究恒星物质对弱引力透镜统计的影响，发现BCMs在大质量晕体中存在系统误差，需改进模型以准确反映恒星物质分布。
2026-03-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
SP(k) -- A hydrodynamical simulation-based model for the impact of baryon physics on the non-linear matter power spectrum
针对星系形成反馈过程破坏物质功率谱预测精度的问题，提出基于400次流体动力学模拟的SP(k)模型，在特定尺度和红移下以晕平均重子比例解释重子效应，并提供Python工具以在宇宙学流程中边缘化重子物理。
2023-05-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
TensorFlow Hydrodynamics Analysis for Ly-$α$ Simulations
Princeton University（普林斯顿大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学宇宙边缘研究宇宙学前沿国际中心）
THALAS利用TensorFlow实现可微流体动力学分析，用于Ly-α模拟中的光学深度场映射与暗物质密度场重建。
2024-07-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
Physics-informed neural networks in the recreation of hydrodynamic simulations from dark matter
University of Houston（休斯顿大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；Pittsburgh Supercomputing Center（匹兹堡超级计算中心）；University of the Western Cape（西开普大学）；South African Astronomical Observatories（南非天文台）
本文首次将物理信息神经网络应用于重子修复，通过将重子转换效率理论注入损失函数并引入基于KL散度的惩罚机制，显著提升了基于暗物质晕属性的重子预测准确性，成功恢复金属丰度关系及散布分布。
2023-10-19 astro-ph.CO astro-ph.GA cs.LG
The BACCO Simulation Project: A baryonification emulator with Neural Networks
我们提出了一个神经网络模拟重子效应的非线性物质功率谱。我们校准这个模拟器使用超过50，000测量在15维参数空间，不同的宇宙学和重子物理。重子物理是通过重子化算法描述的，该算法已被证明可以准确地捕捉到最先进的流体动力学模拟中对功率谱和双谱的相关影响。宇宙学参数采样使用宇宙学重新标度的方法，包括大量的中微子和动态暗能量。我们模拟的具体量是重子和重力之间的物质功率谱的比值，我们估计模拟器的总体精度为1- 2%，在所有尺度0.01 < k < 5 h/Mpc，红移0 < z < 1.5。我们还获得了1- 2%的准确度，当测试模拟器对收集的74个不同的宇宙流体动力学模拟和各自的重力只对应。我们还表明，只有一个重子参数，即Mc，它设置保留每个晕质量的气体分数，是足够的准确和现实的预测重子反馈在一个给定的时代。我们的模拟器将在http://www.dipc.org/bacco上公开提供。
2020-11-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Painting baryons onto N-body simulations of galaxy clusters with image-to-image deep learning
本研究提出一种U-net图像到图像深度学习算法，将IllustrisTNG重子模型绘制到星系团纯暗物质模拟上，能快速准确预测气体分布和X射线特性，为构建大规模星系团目录以改进宇宙学研究提供了有效方法。
2023-08-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gravitational lenses in hydrodynamical simulations
研究流体动力学模拟中重子物理对引力透镜预测的影响，发现重子存在显著改变椭圆星系结构和子haloes内部密度斜率，强调未来模拟需建模重子与替代暗物质相互作用以修正现有约束。
2023-11-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fuzzy Gasoline: Cosmological hydrodynamical simulations of dwarf galaxy formation with Fuzzy Dark Matter
本文利用新代码FUZZY-GASOLINE进行了首批FDM框架下的高分辨率流体动力学宇宙学模拟，发现FDM与重子过程通过不同机制影响暗物质核的形成，但恒星观测量与CDM模型高度相似，难以仅通过恒星观测区分两者。
2024-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Galaxy formation hydrodynamics: From cosmic flows to star-forming clouds
在过去的几年里，在理解宇宙尺度上的流体动力学过程方面取得了重大进展，特别是星系如何获得重子。越来越多的人认识到，大部分重子都是平滑地吸积到星系上的，内部演化过程在星系的形成中起着重要作用-合并不一定是主导过程。然而，各种组装机制的预测仍然与附近宇宙中星系的观测特性存在很大分歧。小尺度过程对哈勃时间内星系的全球演化有重大影响，通常的亚网格模型以一种非常不确定的方式解释它们。了解星系何时、何地以及以何种速度形成它们的恒星，对于理解星系群的形成至关重要。我讨论了最近的改进和目前的局限性，在“解决”恒星形成的建模，旨在明确捕捉恒星形成的不稳定性，在宇宙学和星系大小的模拟。这样的模型需要在ISM中发展三维湍流，这需要在红移为零时的秒差距尺度分辨率。
2010-09-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
From EMBER to FIRE: predicting high resolution baryon fields from dark matter simulations with Deep Learning
流体动力学模拟提供了一个强大的，但计算昂贵的方法来研究宇宙结构形成中的暗物质和重子的相互作用。在这里，我们介绍了模拟重子富集（EMBER）深度学习框架，以基于仅暗物质模拟来预测重子场，从而降低计算成本。EMBER包括两个网络架构，U-Net和Wasserstein生成对抗网络（WGANs），用于预测来自暗物质场的二维气体和HI密度。我们将条件WGAN设计为随机仿真器，以便可以从相同的暗物质输入中采样多个目标场。对于训练，我们结合了宇宙体积和放大流体动力学模拟从现实环境中的反馈（火）项目，以代表一个大范围的尺度。我们的基准WGAN模型再现的气体和HI功率谱在10%的精度下降到~10千秒差距尺度。此外，我们调查的能力，EMBER预测高分辨率重子场从低分辨率暗物质输入通过上采样技术。作为一个实际的应用，我们使用这种方法来模拟高分辨率HI地图的暗物质模拟的L=100 Mpc/h的共动宇宙盒。暗物质晕的气体含量和由EMBER预测的HI柱密度分布与大体积宇宙学模拟和丰度匹配模型的结果符合得很好。我们的方法提供了一个计算效率高，随机模拟器，用于增强暗物质只有物理上一致的重子场的地图模拟。
2022-03-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Baryon-photon interactions in Resummed Kinetic Field Theory
Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理研究所）；Technion（以色列理工学院）；Heidelberg University（海德堡大学）
本文研究了重子-光子相互作用在动能场理论中的整合，并展示了该模型对重子声振荡形成的有效描述。
2023-02-03 astro-ph.CO hep-ph
Detection of anti-correlation of hot and cold baryons in galaxy clusters
宇宙中最大的星系团包含大量的暗物质，以及两个主要相态的重子物质，主要是热气体成分和少数冷恒星相态，包括恒星，致密物体和低温气体。流体动力学模拟表明，最高质量的系统保留了重子的宇宙分数，其自然结果是总质量固定的暗物质晕内的热气体和恒星质量之间的反相关。我们报告的观测检测的基础上的4个元素的$9\times9$元素协方差矩阵的9个集群属性，测量从X射线，光学，红外和毫米波长观测的41个集群从本地集群子结构调查。这些聚类是使用明确和定量的选择规则选择的，然后在我们的分层贝叶斯模型中编码。我们检测到的反相关性与当代流体动力学宇宙学模拟的预测是一致的，这些模拟没有调整到重现这种信号。
2019-07-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of baryons on the positions and velocities of satellite galaxies in the MTNG simulation
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）；Donostia International Physics Center（多诺斯蒂亚国际物理中心）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊卡巴斯基，巴斯克科学基金会）；Institute for Computational Cosmology, Department of Physics, Durham University（杜伦大学物理学院计算宇宙学研究所）；Kavli Institute for Cosmology Cambridge（剑桥卡弗里宇宙学研究所）；Institute of Astronomy（天文学研究所）；Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics（哈佛-史密森尼天体物理中心）；Columbia Astrophysics Laboratory, Columbia University（哥伦比亚大学天体物理学实验室）；Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理学研究所）
研究通过比较MTNG流体动力学模拟与暗物质-only模拟中卫星星系的位置和速度，探讨恒星物质对星系团结构的影响，并发现恒星物质效应在大尺度上对聚类幅度有10-20%的影响，但小于样本定义带来的不确定性。
2025-12-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hydrodynamic Effects in the Symmetron and $f(R)$-gravity Models
在本文中，我们提出的第一个结果，从实施两个标量张量修正的引力理论，的介子和胡-Sawicki $f(R)$ -引力模型，到流体动力学N体代码与暗物质粒子和重子理想气体。这项研究是以前的工作的延续，其中的光子和$f(R)$已成功地实施了RAMSES代码，但暗物质。通过运行模拟，我们表明，从$Λ$ CDM在这些模型中的气体密度分布的偏差显着低于暗物质当量。当涉及到物质功率谱时，我们发现，只要我们考虑的尺度大于$k\sim 0.5$ h/Mpc，流体动力学模拟与仅暗物质模拟非常吻合。一般来说，修正引力对重子气体的影响并不总是反映它对暗物质的影响。当考虑温度曲线时，发现最大的签名。我们发现，在这里研究的修改后的重力模型中的气体温度显示出偏差，相比$Λ$ CDM，这可以是一个因素的几个大于密度分布和功率谱中发现的偏差。
2015-03-06 astro-ph.CO gr-qc
N-body simulations of dark matter-baryon interactions
本文提出首个可在 N 体和流体动力学模拟中准确处理暗物质-重子散射的 IDM 方案，通过虚拟散射伙伴实现动量和能量守恒，并验证其能重现解析解及研究暗晕形成，从而为暗物质-重子散射提供新预言和新限制。
2025-07-19 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
