Determining the filaments and their properties in cosmological simulations

doctoral thesis

Povzetek

Cosmological simulations are ideal methods where the evolution of the cosmic web can be studied, allowing for easier insight into the nature of the filaments. We investigate how the intrinsic properties of filaments evolve in areas extracted from a larger cosmological simulation. We selected a subset of regions from the Dianoga simulation to study the filaments and their contents. We analyzed these regions, which were simulated with different baryon physics, namely with and without active galactic nuclei feedback. We constructed the cosmic web using the Sub-space Constrained Mean Shift algorithm and the Sequential Chain Algorithm for Resolving Filaments. We examined the basic physical properties of filaments, including their length, shape, mass, and radius, and analyzed different gas phases (hot, warm-hot intergalactic medium, and colder gas components) within these structures. The evolution of the global filament properties and the properties of the gas phases were studied in the redshift range $0 < z < 1.48$. We confirmed that the shape of the filaments correlates with their length; the longer they are, the more likely they are curved. We find that the scaling relation between the mass $M$ and length $L$ of the filaments is well described by the power law $M\propto L^{1.7}$. The radial density profile widens with redshift, meaning that the radius of the filaments counterintuitively increases over time. The gas mass fraction in the warm-hot intergalactic medium phase does not depend on the physical model and rises towards lower redshifts. However, the included baryon physics significantly impacts the metallicity of gas in filaments since active galactic nuclei feedback affects the metal content already at redshifts of $z\sim 2$. Filament properties are affected by clusters if they lie inside their splashback radius, increasing their mass, gas mass fraction, metallicity and temperature. The more massive the cluster is, the more affected the filament connected to it is.

Ključne besede

cosmological simulations;galaxy clusters;filaments;

Podatki

Jezik:	Angleški jezik
Leto izida:	2024
Tipologija:	2.08 - Doktorska disertacija
Organizacija:	UL FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Založnik:	[S. Ilc]
UDK:	524.77
COBISS:	209952259
Št. ogledov:	27
Št. prenosov:	17
Ocena:	0 (0 glasov)
Metapodatki:

Ostali podatki

Sekundarni jezik:	Slovenski jezik
Sekundarni naslov:	Določanje filamentov in njihovih lastnosti v kozmoloških simulacijah
Sekundarni povzetek:	Kozmološke simulacije predstavljajo idealno metodo za preučevanje razvoja kozmične mreže, kar omogoča lažji vpogled v naravo filamentov. Naše raziskave so se osredotočile na razvoj intrinzičnih lastnosti filamentov znotraj posamičnih območjih večje kozmološke simulacije. Za preučevanje filamentov in njihovega sestava smo iz simulacije Dianoga izbrali ožji nabor območij. Analizirali smo simulacije, ki so vključevale različne barionske fizikalne procese ter primerjali vključevanje oz. izključevanje procesa povratnega učinka aktivnih galaktičnih jeder. Kozmično mrežo smo zgradili z algoritmom podprostorskega srednjega premika in algoritmom zaporednih verig za iskanje filamentov. Preučili smo osnovne fizikalne lastnosti filamentov, vključno z njihovo dolžino, obliko, maso in polmerom, ter znotraj teh struktur analizirali različne faze plina (vroča faza, toplo-vroči medgalaktični medij in hladnejše komponente plina). Razvoj skupnih lastnosti filamentov in lastnosti različnih plinskih faz smo preučevali med rdečimi premiki $0 < z < 1{,}48$. Potrdili smo, da je ukrivljenost filamentov povezana z njihovo dolžino; daljši kot so, večja je verjetnost, da so ukrivljeni. Ugotovili smo tudi, da skalirno razmerje med maso $M$ in dolžino $L$ filamentov dobro opisuje potenčni zakon $M\propto L^{1,7}$. Radialni profil gostote se z rdečim premikom širi, kar pomeni, da se radij filamentov s časom veča. Delež mase toplo-vroče medgalaktične snovi ni odvisen od barionskega modela in narašča proti nižjim rdečim premikom. Vključena barionska fizika pa pomembno vpliva na kovinskost plina v filamentih, saj povratni učinek aktivnega galaktičnega jedra vpliva na vsebnost kovin že pri rdečih premikih $z\sim2$. Na lastnosti filamentov vplivajo jate galaksij, če ležijo znotraj njihovega povratnega radija. V tem primeru imajo filamenti povečano maso, masni delež plinskih faz, kovinskost in temperaturo. Bolj kot je jata masivna, večji vpliv ima na filament, ki je z njo povezan.
Sekundarne ključne besede:	kozmološke simulacije;jate galaksij;filamenti;
Vrsta dela (COBISS):	Doktorsko delo/naloga
Študijski program:	0
Komentar na gradivo:	Univ. v Ljubljani, Fak. za matematiko in fiziko, Oddelek za fiziko
Strani:	131 str.
ID:	25218043