Las simulaciones Uchuu: Liberación de datos 1 y concentraciones de halo de materia oscura

RESUMEN Presentamos el conjunto Uchuu de grandes simulaciones cosmológicas N-cuerpos de alta resolución. La simulación más grande, llamada Uchuu, consiste en 2.1 billones (12 800³) de partículas de materia oscura en un cubo de longitud lateral 2.0 \, h^-1 \, Gpc, con una masa de partícula de 3.27 × 10⁸\, h^-1\, M. La simulación de mayor resolución, Shin-Uchuu, consiste en 262 mil millones (640³) de partículas en un cubo de longitud lateral 140 \, h^-1 \, Mpc, con una masa de partícula de 8.97 × 10⁵\, h^-1\, M. Combinando estas simulaciones, podemos seguir la evolución de los halos de materia oscura y subhalos que abarcan desde aquellos que albergan galaxias enanas hasta cúmulos de galaxias masivas a través de un volumen sin precedentes. En este primer artículo, presentamos estadísticas básicas, espectros de potencia de materia oscura, y las funciones de masa de halo y subhalo, que demuestran el amplio rango dinámico y las estadísticas sobresalientes del conjunto Uchuu. A partir de un análisis de la evolución de los espectros de potencia, concluimos que nuestras simulaciones permanecen precisas desde la escala de oscilación acústica de bariones hasta las escalas muy pequeñas. También proporcionamos parámetros de un modelo de masa–concentración, que describe la evolución de la concentración de halo y reproduce nuestros datos de simulación con un margen del 5 por ciento para halos con masas que abarcan casi ocho órdenes de magnitud en el desplazamiento al rojo 0 ≤ z ≤ 14. Hay un aumento en la relación masa–concentración para la población de todos los halos y de halos relajados en z ≳ 0.5, mientras que no se detecta ningún aumento en z 0.5. Hacemos disponibles públicamente varios productos N-cuerpos como parte de la Liberación de Datos 1 de Uchuu en el sitio de Skies & Universes. Las futuras liberaciones incluirán mapas de lente gravitacional y catálogos de galaxias simuladas, cúmulos de rayos X y núcleos galácticos activos.