星系形成的超大型计算机模拟

扼要地就数值模拟在星系形成研究中的作用，数值模拟与解析模型之间的关系，数值模拟的局限性等几方面的问题作了综述，然后介绍了马普小组与日本东京大学最近的合作情况，包括合作得到的模拟样本，研究成晨和正在开展的工作。     

宇宙弦和星系两点相关函数

本文对宇宙弦模型中的星系两点相关函数ξ进行了计算,并同Davis和Peebles的观测结果进行了比较,发现宇宙弦模型能较好地解释ξ的观测曲线。一个有意义的结果是我们利用宇宙弦图象自然地给出了其他宇宙模型难以给出的r_c≈3Mpch~(-1)处从1+ξ∝r~(-2)幂律到1+ξ∝r~(-0.85)幂律的转变点。     

Abell团相关性-富度关系的统计研究

本文对D≤4,R≥0的Abell团样品和整个R≥3的Abell团样品的空间两点相关函数做了统计分析,结果表明R≥0,R=0和R≥3的Abell团的相关函数分别为175r~(-1.8),150r~(-1.8)和1900r~(-1.8)利用已有的R≥1和R≥2团的相关函数的统计结果,我们得到了Abell团的相关性幅度α与富度N之间的关系:α∝N~(1.6)。在相关性幅度的统计误差所允许的范围内,α与N之间的关系可以在宇宙弦理论中得到解释。     

初始谱指数为-1的非线性重谱(Bispectrum)

重谱即傅立叶空间的三点相关函数，是研究由引力不稳定性产生的大尺度结构的最低非高斯阶统计性质．在傅立叶空间中，发现二维和三维空间的统计性质是等价的，相对三维快速傅立叶，二维快速傅立叶变换可以节省很多计算机资源．结合二维和三维的快速傅立叶变换，利用高精度的初始谱指数为-1的N体数值模拟，测量了从弱线性区域到强非线性区域的重谱．在测量过程中，考虑并严格校正了作用于功率谱和重谱上的数值效应，如离散效应（particle discreteness）、软化因子（force softening）、模拟盒子的大小、混淆效应（alias effect）．发现约化重谱即使在强非线性区域仍然依赖于三角形的形状和尺度，并随着波数的增加而增加，这和前人的假设完全不同．在测量结果的基础上，拟合了重谱的一个适用于初始谱指数为-1的宇宙学模型的经验公式．     

大尺度质量扰动和速度场的计算

本文在宇宙弦模型中,计算了各种暗物质主导宇宙的大尺度均方质量扰动和速度场。我们的计算结果表明,如果冷暗物质和重子主导字苗在8Mpch~(-1)处引力成团达到非线性或者中微子主导宇宙在z～3时出现Pancake碎裂,则相应的宇宙弦线密度μ均应满足关系式:Gμ>10~(-5),而这样的弦密度将导致宇宙微波背景较大的各向异性并违反大爆炸核合成理论。对大尺度速度场的计算,我们得到了它随距离增大比通常宇宙模型下降得更慢的结果,但它仍不足以解释Collins等最近报告的在50h~(-1)Mpc处v_p=970±300km·s~(-1)的固有速度。因此我们的计算表明,由单一的弦扰动形成观测到的大尺度结构是困难的。双扰动模型有可能是解决困难的一种途径。