宇宙大尺度結構數值模擬的研究進展

作者：唐林,林偉鵬

摘要：宇宙的結構是由初始密度擾動發展而成的。在引力和宇宙膨脹的作用下,初始密度擾動不斷增長,經過線性和非線性階段,逐漸演化為現今的宇宙結構。在一個給定的宇宙學模型下,可以用一系列動力學方程來描述宇宙中暗物質和重子物質的運動及演化歷史。在過去的幾十年間,隨著算法的完善和計算機技術的發展,從最初幾十個粒子的純引力模擬到1010個粒子在秒差距量級的多體加流體動力學模擬,大量不同的數值模擬技術被用來研究宇宙結構的形成和演化。在這個過程中,數值模擬的分辨率和精度不斷提高,模型中對重子物質物理過程的描述也越來越完善。這些模擬技術與觀測結果相結合,使人們對宇宙的大尺度結構以及星系團的形成和演化有了更深刻的理解,也在一定程度上影響了觀測的發展方向和設備研發。不同數值模擬結果在純引力研究方面得到了較好的統一,但不同的星系模型使得流體模擬的結果存在較大的差異。

發文機構：中國科學院上海天文臺星系與宇宙學重點實驗室 中國科學院大學 中山大學物理與天文學院

關鍵詞：宇宙大尺度結構星系形成和演化數值模擬多體動力學流體動力學cosmic structuregalaxy formation and evolutionnumerical simulationN-bodydynamicshydrodynamics

分類號： P159.5[天文地球—天文學]