ARTEMIS模拟器：探索宇宙学和星系形成物理对银河系质量晕和其卫星的影响

这篇论文介绍了ARTEMIS仿真器，一个用于模拟银河系质量系统及其卫星的高分辨率缩放模拟套件。研究的主要目的是探索宇宙学和星系形成物理对这些系统的影响。以下是论文的主要内容和结构：

引言

论文首先概述了宇宙学流体动力学模拟的重要性，这些模拟能够在广泛的空间和时间尺度上模拟星系的形成和演化。尽管早期的模拟与观测结果不符，但现代模拟已经能够生成与观测相符的星系群。论文强调了ARTEMIS仿真器的创新之处，即通过大幅降低计算成本，使得在多维参数空间中进行快速而全面的探索成为可能。

模拟细节

论文详细描述了模拟的技术细节，包括初始条件的生成和使用的PGADGET-3代码。该代码结合了EAGLE项目开发的流体动力学实现和星系形成物理。模拟中使用的宇宙学参数基于WMAP9的最佳拟合值。研究的重点是恒星反馈参数、恒星形成的密度阈值、再电离红移和假设的温暖暗物质（WDM）粒子质量。

参数和仿真器

研究通过系统地改变这些参数来训练仿真器，从而能够快速预测未采样参数组合下的统计数据。仿真器的计算速度提高了约10^11倍，这使得可以全面探索可用的参数空间，并在进行宇宙学约束时对重子（子网格）参数进行边际化处理。

初步分析和结果

论文展示了模拟和相应仿真器的初步结果，重点研究了主星系的恒星质量，这是对原始ARTEMIS模拟进行重新校准的主要统计数据。研究发现，恒星反馈参数对主星系的恒星质量影响最大，而WDM质量和再电离红移对其影响不大。研究还探讨了卫星星系的恒星质量函数，发现恒星反馈、再电离红移和WDM质量的变化对其有显著影响。

复杂术语解释

• 恒星反馈：指恒星形成和演化过程中释放的能量和物质对星系环境的影响。
• 再电离红移：宇宙历史上，氢气从中性状态转变为电离状态的时期。
• 温暖暗物质（WDM）：一种假设的暗物质形式，其粒子质量较轻，早期宇宙中具有相对论性速度。

结论

论文总结了ARTEMIS仿真器的开发和初步应用，强调了其在分析和解释宇宙学流体动力学模拟中的潜力。仿真器允许对自由（子网格）参数进行变化和边际化处理，从而提高了模拟的约束力和预测能力。研究还指出，未来的工作将探索恒星和活动星系核（AGN）反馈的联合变化。

通过这篇论文，研究人员展示了如何利用高效的仿真器来进行复杂的宇宙学模拟分析，为理解银河系质量系统的形成和演化提供了新的工具和方法。