现代宇宙学中的数值模拟技术和应用

现代宇宙学中的数值模拟技术和应用

作者：冯珑珑;朱维善

作者机构：中国科学院紫金山天文台,南京210008;南京大学天文与空间科学学院,南京210093;教育部现代天文与天体物理重点实验室,南京210093

来源：中国科学（物理学力学天文学）

ISSN：1674-7275

年：2013

卷：043

期：006

页码：687-707

页数：21

正文语种：chi

关键词：宇宙学;数值模拟技术;暗物质;暗能量;星系形成和演化

摘要：宇宙尺度上物理过程的多样性和高度非线性使数值模拟成为现代宇宙学必不可少的研究手段,它不仅可以细致追踪宇宙结构的形成和演化历史,同时也为观测和理论模型的检验建立了一个桥梁.本文将总结计算宇宙学领域技术方法的最新发展,包括无碰撞粒子Ⅳ体数值模拟技术,引入重子物理的计算流体方法.在此基础上,我们将针对现代宇宙学的核心科学问题,简要综述数值模拟技术在面向下一代巡天观测,尤其是暗物质和暗能量探测方面的实际应用.此外,我们选择性地讨论了数值模拟在第一代恒星和反馈作用、宇宙中的气体吸积和恒星形成,以及高红移星系盘的形成研究中所发挥的作用.因应下一代大规模巡天的开展和超级计算技术的快速进步,我们也展望了在未来十年计算宇宙学和相关科学可能取得的进展及发展趋势.