大型流体力学星系形成模拟中的高效再离子化
摘要：模拟的再电离纪元（EoR）中的拓扑和统计数据的准确性对于将观测结果与物理过程建立联系至关重要。尽管完整的辐射传输模型能够产生最准确的再电离模型，但它们计算成本很高，在最大的宇宙学模拟中不可行。相反，大规模模拟通常包括通过初始密度场预先计算的EoR模型，或者忽略反馈效应而进行后处理。我们介绍了Astrid-ES，它是Astrid再电离纪元的重新模拟，同时包括了一个即时的界限跳转再电离算法。Astrid-ES能够更准确地计算再电离历史，而不会显著增加计算时间。该模型直接利用模拟中产生的恒星粒子来计算EoR历史，并包括一个紫外背景，用于在其再电离后加热气体粒子。我们将Astrid-ES中的再电离拓扑和统计数据与以前使用的参数化再电离模型进行对比，发现在Astrid-ES中，电离区域与星系更相关，并且21cm功率谱显示出大尺度功率的增加。我们计算了HII区域的大小与其内包含的最亮星系的紫外光度之间的关系。在重叠阶段之前，我们发现符合幂律拟合$ \log(R) = -0.314 M_{\mathrm{UV}} - 2.550 \log(1+z) + 7.408$，在所有质量区间下标准偏差$ \sigma_R < 0.15 \mathrm{dex}$。我们还研究了再电离过程中晕的属性，发现虽然模拟中晕的属性与再电离的红移相关，但它们受再电离本身的影响不大。
作者：James E. Davies, Simeon Bird, Simon Mutch, Yueying Ni, Yu Feng, Rupert Croft, Tiziana Di Matteo, J. Stuart B. Wyithe
论文ID：2306.07861
分类：Cosmology and Nongalactic Astrophysics
分类简称：astro-ph.CO
提交时间：2023-08-09