21cmfast: एक तेज, सेमिन्यूमेरिकल उच्च-लाल शिफ्ट 21-सेंटीमीटर सिग्नल का सिमुलेशन

हम एक शक्तिशाली सेमिन्यूमेरिकल मॉडलिंग उपकरण, 21CMFAST, पेश करते हैं, जिसे कुशलतापूर्वक ब्रह्मांडीय 21-सेंटीमीटर सिग्नल का सिमुलेट करने के लिए डिजाइन किया गया है। हमारा कोड विकसित घनत्व, आयनीकरण, विशेष वेग और स्पिन तापमान क्षेत्रों के 3D वास्तविकताओं का निर्माण करता है, जिसे यह 21-सेंटीमीटर चमक तापमान की गणना करने के लिए संयोजित करता है। हालांकि भौतिक प्रक्रियाओं को अनुमानित तरीकों से व्यवहार किया गया है, हम अपने परिणामों की तुलना एक अत्याधुनिक बड़े पैमाने की हाइड्रोडाइनिमिक सिमुलेशन से करते हैं, और आगामी अवलोकनों (1 Mpc) के लिए प्रासंगिक स्केल पर अच्छा सामंजस्य पाते हैं। 21CMFAST से उत्पन्न पावर स्पेक्ट्रा उन संख्यात्मक सिमुलेशन से उत्पन्न स्पेक्ट्रा के साथ 10 प्रतिशत के भीतर मेल खाते हैं, नायक्विस्ट फ़्रीक्वेंसी तक। हम एक 1-Gpc सिमुलेशन से परिणाम दिखाते हैं जो ब्रह्मांडीय 21-सेंटीमीटर सिग्नल को z = 250 से ट्रैक करता है, जिसमें विभिन्न दिलचस्प युगों को उजागर किया गया है। इच्छित संकल्प के अनुसार, 21CMFAST एकल प्रोसेसर पर केवल कुछ मिनटों में एक लाल शिफ़्ट वास्तविकता की गणना कर सकता है। हमारा कोड तेज, कुशल, अनुकूलन योग्य और सार्वजनिक रूप से उपलब्ध है, जिससे यह 21-सेंटीमीटर पैरामीटर अध्ययन के लिए एक उपयोगी उपकरण बनता है।