Zusammenfassung - Baryonifikation: Eine Alternative zu hydrodynamischen Simulationen für kosmologische Studien

Baryonifikation: Eine Alternative zu hydrodynamischen Simulationen für kosmologische Studien

2025-07-10 16:22:05

{"Aurel Schneider","Michael Kovač","Jozef Bucko","Andrina Nicola","Robert Reischke","Sambit K. Giri","Romain Teyssier","Tilman Tröster","Alexandre Refregier","Matthieu Schaller","Joop Schaye"}

{astro-ph.CO}

Das Papier stellt ein verbessertes Baryonifikationsmodell (BFC) vor, das dunkle-Materie-basierte N-Körper-Simulationen modifikatorisch umgestaltet, um Partikelebene-Ausgaben für Gas, Dunkle Materie und Sterne zu generieren. Dieses Ansatz teilt zunächst jeden Simulationspartikel in separate dunkle-Materie- und baryonische Komponenten auf, die dann einzeln mit der BFC-Technik verschoben werden. Durch Anwenden der hydrostatischen und idealen Gasgleichungen werden Druck- und Temperaturwerte für einzelne Gaspartikel zugewiesen. Das Modell wird gegen hydrodynamische Simulationen aus den FLAMINGO- und TNG-Suites validiert und zeigt eine gute Übereinstimmung auf dem Niveau von Dichte- und Druckprofilen über ein breites Spektrum an Halomassen hinweg. Das Papier kalibriert die BFC-Modellparameter weiter an Gas- und Sternmasse-Verhältnisprofilen aus hydrodynamischen Simulationen. Basierend auf diesen Kalibrierungen werden N-Körper-Simulationen baryonifiziert und mit derselben hydrodynamischen Simulation verglichen, was zu einer Übereinstimmung von 2% bis k = 5h/Mpc in allen getesteten Rückkopplungsszenarien führt. Ein reduziertes, 2+1-Parameter-BFC-Modell wird ebenfalls definiert, das Rückkopplungsvarianzen und kosmologische Verschiebungen berücksichtigt. Dieses Modell stimmt mit hydrodynamischen Simulationen besser als 2,5% über die Größen und Verschiebungen hinweg, die für kosmologische Überwachungen relevant sind. Schließlich wird eine Vergleichskarte zwischen einer baryonifizierten N-Körper-Simulation und einer vollständigen hydrodynamischen Simulation aus der TNG-Simulationssuite vorgestellt. Die visuelle Inspektion der Dunklematerie-, Gas- und Sternendichtefelder sowie der integrierten Druckkarte zeigt eine vielversprechende Übereinstimmung. Das Papier schließt, dass das neue BFC-Modell ein flexibles und effizientes Framework für kosmologische Mehr-Messgrößen-Studien bietet.