Détection des ondes de choc dans les simulations cosmologiques d'hydrodynamique de particules lissées

Nous développons un formalisme pour l'identification et l'estimation précise de la force des chocs de formation de structure lors des simulations cosmologiques d'hydrodynamique de particules lissées. Les chocs jouent non seulement un rôle décisif pour la thermalisation du gaz dans les structures en virialisation, mais également pour l'accélération des rayons cosmiques relativistes (CRs) par l'accélération par choc diffusif. Notre formalisme est applicable à la fois au gaz thermique non relativiste ordinaire et aux plasmas composés de CRs et de gaz thermique. À cette fin, nous dérivons une solution analytique au problème de la tube de choc de Riemann unidimensionnel pour un plasma composite de CRs et de gaz thermique. Nous appliquons nos méthodes pour étudier les propriétés des chocs de formation de structure dans des simulations hydrodynamiques à haute résolution du modèle de matière noire froide Lambda (ΛCDM). Nous trouvons que la majeure partie de l'énergie est dissipée dans des chocs internes faibles avec des nombres de Mach M∼2 qui sont principalement des chocs de flux central ou des ondes de choc de fusion traversant les centres de halo. Les structures cosmologiques effondrées sont entourées de chocs externes avec des nombres de Mach beaucoup plus élevés allant jusqu'à M∼1000, mais ils jouent un rôle mineur dans l'équilibre énergétique de la thermalisation. Cela est dû aux densités de gaz pré-choc plus élevées au sein des structures non linéaires, et à la signification.