Die Aurora-Strahlungs-hydrodynamischen Simulationen der Reionisation: Kalibrierung und erste Ergebnisse

Wir stellen eine neue Reihe von strahlungs-hydrodynamischen Simulationen der Galaxienbildung und Reionisation vor, die Aurora genannt wird. Die Aurora-Simulationen nutzen eine räumlich adaptive Strahlungsübertragungstechnologie, die es uns ermöglicht, die Kleinskalenstruktur im Gas mit der Auflösung der Hydrodynamik in kosmologischen Volumina genau zu erfassen. Neben ionisierender Strahlung umfasst Aurora galaktische Winde, die durch Sternentstehung angetrieben werden, und die Anreicherung des Universums mit Metallen, die in den Sternen synthetisiert wurden. Unsere Referenzsimulation verwendet 2 512 3 Dunkelheitsmaterie- und Gaspartikel in einem Box von der Größe 25 h -1 comoving Mpc mit einer Kräfteabschwellenskala von höchstens 0,28 h -1 kpc. Sie wird von Simulationen in größeren und kleineren Boxen sowie bei höheren und niedrigeren Auflösungen begleitet, die bis zu 2 1024 3 Partikeln verwenden, um die numerische Konvergenz zu untersuchen. Alle Simulationen werden kalibriert, um simulierte Sternentstehungsratenfunktionen zu liefern, die mit den beobachtbaren Einschränkungen bei Rotverschiebung z = 7 in enger Übereinstimmung stehen und um die Reionisation bei z 8,3 zu erreichen, was mit der beobachteten optischen Tiefe zur Reionisation übereinstimmt. Wir konzentrieren uns auf das Design und die Kalibrierung der Simulationen und präsentieren einige erste Ergebnisse. Die mittleren metallischen Gehalte von nieder-massigen Galaxien bei z = 6 sind konsistent mit den Metallgehalten von Zwerggalaxien in der Lokalen Gruppe, die angenommen wird, die meisten ihrer Sterne bei hohen Rotverschiebungen gebildet zu haben. Nach der Reionisation nimmt die mittlere Photoionisationsrate systematisch mit zunehmender Auflösung ab. Dies fällt mit einem systematischen Anstieg der Häufigkeit von neutralen Wasserstoff-Absorbern im intergalaktischen Medium zusammen.