Scatter, bias, and chaos of satellite orbits in triaxial dark matter haloes
Yale University(耶鲁大学)
该研究量化了暗物质晕三轴度对卫星轨道的影响,发现三轴度会导致卫星轨道近心距散射、偏差,混沌轨道仅在强扁化宿主中出现,宿主形状和取向的不确定性会显著影响卫星轨道推断,需纳入未来研究。
2026-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Sphericalization of Dark Matter Halos by Galaxy Disks
宇宙学模拟表明,冷暗物质(CDM)晕应该是三轴的。然而,从观测上看,这个理论预测并不简单,因为星系的聚集预计会改变晕的形状,使它们更加轴对称。我们使用一套N体模拟来定量研究中心盘星系的生长对三轴暗物质晕形状的影响。正如预期的那样,光环对圆盘的存在做出反应,变得更加球形。净效应仅微弱地依赖于盘相对于晕主轴的方向或盘组装的时间尺度,但强烈地依赖于盘的整体引力重要性。我们的研究结果表明,指数盘的贡献峰值小于其圆周速度的~50%,无法显着修改其周围晕的引力势的形状。许多矮星系和低表面亮度星系预计将在这一制度,因此,他们的详细运动学可以用来探测晕三轴性,CDM范式的基本预测之一。我们认为,矮星系NGC 2976的复杂盘运动学可能是一个三轴晕的反映。晕三轴性的这种特征在发光成分次显性的星系中应该很常见。
2010-08-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Galactic Center gamma-ray excess from a generic triaxial halo
City University of Hong Kong(香港城市大学);Oakland University(奥克兰大学)
研究通过分析伽马射线观测数据,发现银河系中心过剩现象更可能由三轴且倾斜的暗物质晕产生,而非恒星晕。
2026-07-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
On the starting redshift for cosmological simulations: Focusing on halo properties
本文系统地研究了在高度非线性区域中改变起始红移z_i对宇宙学模拟的影响。我们的主要焦点在于暗物质晕的(个体)属性-即质量,自旋,三轴性和浓度-我们发现即使z_i的实质性变化也只留下很小的印记,至少对于探测的质量范围M \in [10^{10},10^{13}] Msun/h以及在红移z=0时进行研究。我们进一步比较模拟开始使用标准Zel'dovich近似运行的基础上产生的初始条件与二阶拉格朗日摄动理论。在这里,我们观察到同样的现象,即暗物质晕的研究(内部)属性的差异实际上是不可检测的。这些发现(探测质量范围)与文献中的其他工作一致。因此,我们的结论是,通常使用的技术建立宇宙学模拟导致稳定的结果,在红移z=0的质量,自旋参数,三轴度,和浓度的暗物质晕。
2009-04-01 astro-ph.CO
Interaction between collisionless galactic discs and nonaxissymmetric dark matter haloes
使用$N$ -体模拟($N\sim 10^6 - 10^7$),我们研究了如何非轴对称暗晕影响的结构在碰撞(恒星)光盘的动力学演化。我们演示了模型参数,如晕的质量,初始条件在光盘和晕轴比的影响形态和运动学的恒星盘。我们发现,一个非轴对称的晕可以产生一个大规模的螺旋密度图案嵌入恒星盘。这种模式在圆盘旋转的许多时期都可以观察到,即使圆盘在引力作用下是超稳定的。螺旋臂的增长并不伴随着显着的动态加热的磁盘,无关的初始参数。我们还研究了由盘中的长寿命螺旋图案驱动的暗晕形状的转变。我们表明,在恒星盘和螺旋图案中的速度场的分析给了我们一个可能性,找出空间方位的三轴形的暗晕和测量的三轴度。
2013-02-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Galactic halos in cosmology with long-range scalar DM interaction
基于一组宇宙学N体模拟,分析了修正的$\lcdm$宇宙学中星系质量范围($10^{11} - 10^{13} h^{-1}M_{\odot}$)内的暗物质晕(DM)的性质,其中DM扇区中增加了动态屏蔽标量相互作用.我们的模拟表明,标量相互作用支持岛屿宇宙的图片。快速的结构形成过程被转移到更高的红移,导致在一个小得多的吸积和合并率的星系晕在低红移。最后,我们提出了这个“第五”力如何影响晕属性,如密度分布,三轴度,椭圆度和自旋参数。
2010-08-29 astro-ph.CO
The impact of baryons on the spins and shapes of dark matter haloes
我们使用数值模拟来研究暗物质(DM)晕的统计特性是如何受到与星系形成相关的重子过程的影响。我们专注于这些过程如何影响的自旋和形状的大量的DM晕覆盖了广泛的质量尺度,从星系到星系团在红移0和1,扩展到矮星系在红移2。这些晕是从超大规模模拟中提取的,这是一套最先进的高分辨率宇宙学模拟,使用一系列反馈处方运行。我们发现,在DM唯一的模拟中的中值自旋参数是独立的质量,红移和宇宙学。在z=0时,当反馈较弱或不存在时,重子使中心区域(<=0.25 r_200)的DM自旋增加高达30%。这种增加可以归因于角动量从重子转移到DM,但在z=2时不再存在。我们还提出了适合的质量依赖的DM晕形状在低和高红移。在z=0的球度(三轴性)是负(正)相关的晕质量和这两个结果是独立的宇宙学。有趣的是,这些质量相关的趋势在z=2时明显较弱。虽然重子的冷却作用使整个DM晕更球形,但更强的反馈处方往往通过降低中心晕质量浓度来降低重子的影响。更一般地说,我们证明了一个强烈的正(负)晕球度(三轴性)和星系形成效率之间的相关性,后者使用中央晕重子分数测量。总之,我们的研究结果表明,重子对DM晕的自旋和形状的影响是轻微的冷却的影响时,减轻所需的现实模型的星系形成,虽然他们仍然显着的内晕。
2013-01-21 astro-ph.CO
Constraining Galaxy Cluster Triaxiality via Weak Lensing --- I. Preparation for the Rubin Data Beyond Leading Order
NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory / SLAC National Accelerator Laboratory(NSF-DOE薇拉·C·鲁宾天文台/SLAC国家加速器实验室);Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University(斯坦福大学卡弗里粒子天体物理学与宇宙学研究所);Department of Physics and Astronomy, Stony Brook University(纽约州立大学石溪分校物理与天文学系);Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学);Faculty of Physics, Ludwig-Maximilians-Universit at(路德维希-马克西米利安大学物理学院);University of Michigan(密歇根大学);NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory(美国国家光学红外天文研究实验室);Istituto Nazionale di Astrofisica(意大利国家天体物理研究所);Univ. Grenoble Alpes, CNRS, LPSC-IN2P3(格勒诺布尔阿尔卑斯大学/CNRS/LPSC-IN2P3);Department of Physics, Brown University(布朗大学物理系)
本文利用弱引力透镜信号测量星系团的投影暗物质分布,通过三轴性功能分析数据,研究了红MaPPer集群目录等数据集,发现星系团椭率与质量及红移无关,适用于未来大规模宇宙调查数据集。
2026-10-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the shape of dark matter halos from MultiDark Planck simulations
晕的形状在确定晕的重要观测性质,如质量、浓度和透镜截面方面起着核心作用。透镜星系团的三轴性对最大爱因斯坦半径的分布有着重要的影响,而弱透镜技术对内禀晕椭圆率很敏感。在这项工作中,我们提供的缩放关系的暗物质晕的形状作为质量(峰高)和红移的函数超过四个数量级的晕质量,即从$10^{11.5}$到$10^{15.8}~h^{-1}~$ M $_\odot$。我们已经分析了四个暗物质只有模拟从MultiDark宇宙学模拟套件与超过560亿粒子的盒子内的4.0,2.5,1.0和0.4 $h^{-1}$ Gpc大小假设\textit{Planck}宇宙学。暗物质晕已被确定在模拟中使用{ \sc rockstar}晕发现,它也确定轴比的对角化的惯性张量。为了推断给定质量的假设晕在给定的红移的形状,我们提供拟合函数的短轴到长轴和中间轴到长轴的比率作为峰高的函数。
2017-03-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Anisotropic Secondary Bias of Dark Matter Haloes in a $Λ$CDM Universe
Tsinghua University(清华大学)
该研究利用模拟,以普通方向平均次级偏差为基线,探讨暗物质晕的各向异性次级偏差,比较其与晕 - 环境对齐等环境表现的关系,明确了相关聚类信号及对晕定义的敏感性。
2026-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
The shape of dark matter halos: a new fundamental cosmological invariance
本研究通过三种宇宙学模型发现,暗物质晕形状对宇宙学模型的依赖可通过宇宙物质场非线性涨落消除,由此得到的基本不变性可用于高精度重建非线性功率谱及宇宙学参数σ₈,为探测宇宙物质场非线性动力学提供新工具。
2024-08-08 astro-ph.CO
Reconstructing the triaxiality of the galaxy cluster Abell 1689: solving the X-ray and strong lensing mass discrepancy
首次测定了星系团Abell 1689的暗物质和团内介质的三维形状和三维物理参数。我们利用我们最近介绍的新方法(Morandi等,2010年),以推断三维星系团的物理性质,结合联合X射线和强透镜数据。我们发现Abell 1689可以被模拟为一个三轴的星系团,其DM晕轴比分别为1.24 +/- 0.13和2.37 +/- 0.11。我们表明,占三维几何形状允许解决之间的差异确定的质量从X射线和强引力透镜的意见。我们还确定了DM密度分布α的内部斜率:通过明确考虑该星系团的3D结构,我们测量出α = 0.90 +/- 0.05,该值接近冷暗物质(CDM)的预测,而标准球形模型导致偏差值α = 1.16 +/- 0.04。我们的研究结果消除了潜在的不一致,在文献中出现的CDM情景的预测和观察,提供进一步的证据,支持CDM情景。
2010-11-18 astro-ph.CO
Galactic Warps in Triaxial Halos
我们研究的行为银河磁盘在三轴晕数值和分析,看看是否可以激发和维持翘曲在三轴潜力。我们考虑以下两种情况:1)最初相对于晕的赤道平面倾斜的星系盘(出于教学目的),和2)相对于盘和晕的赤道平面倾斜的暗物质下落。通过对100,000个圆盘粒子在固定的晕势中的数值模拟,我们发现在三轴晕中,扭曲可以像球形或轴对称晕一样被激发和维持,但它们表现出一些振荡行为,如果晕具有类似长轴的三轴性,甚至可以转化为极环系统。晕的非轴对称分量使盘章动,盘内外部分之间的差分章动通常使翘曲的幅度略有减小和波动。我们还发现,在扁圆和扁圆状的三轴晕中,翘曲相对较弱,并且由于这些晕是由宇宙学模拟推断的盘星系的晕配置,我们的结果与大多数观察到的翘曲相当弱的事实是一致的。我们推导出了三轴晕和暗物质环面对盘施加的力矩的近似公式,并利用这些公式成功地描述了盘在模拟中的行为。推导这些公式所使用的技术可应用于具有更复杂结构的真实晕。
2009-03-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Recovering cores and cusps in dark matter haloes using mock velocity field observations
我们提出了模拟DensePak积分场单位(IFU)的速度场,旋转曲线,和晕适合盘星系形成的球形和三轴尖状暗物质晕,球形核心暗物质晕。模拟的星系在各种现实条件下进行“观察”,以确定如何以及底层的暗物质晕可以恢复和测试的假设,尖状晕可以被误认为核心晕。我们发现,速度场的外观是明显不同的基础晕类型。我们还发现,我们可以成功地恢复参数的基础暗物质晕。尖状晕在数据中显示为尖状,带芯晕显示为带芯。我们的研究结果表明,在真正的暗物质占主导地位的星系中使用高分辨率速度场观察到的核心是真实的,不能归因于系统误差,晕三轴,或非圆运动。
2011-03-09 astro-ph.CO
Galaxy halo expansions: a new biorthogonal family of potential-density pairs
(暗)晕的引力场的有效展开在星系建模中有两个主要用途:第一,它们提供了一个紧凑的数字构造(或真实)宇宙学晕的表示,包括三轴性,不平衡性或其他扭曲的影响。其次,它们提供了用于$N$体系统演化的自洽场展开算法的基函数。我们提出了一个新的家庭的双正交位密度对构造使用的拉盖尔多项式的汉克尔变换。最低阶密度基函数是在小半径处像$ρ\sim r^{-2 + 1/α}$一样尖化的双幂律轮廓,具有像$ρ\sim r^{-3 -1/(2α)}$一样的渐近密度下降。这里,$α$是满足$α\ge 1/2$的参数。因此,该族跨越了数值模拟中发现的内密度尖点的范围,但具有比Zhao(1996)推导的唯一已知族的相应成员更浅-因此更真实-的外斜率,并由Hernquist & Ostriker(1992)举例说明。当$α=1$时,最低阶密度轮廓具有$ρ\sim r^{-1}$的内部密度尖点和$ρ\sim r^{-3.5}$的外部密度斜率,类似于著名的Navarro,Frenk & White(1997)模型。出于这个原因,我们证明,我们的新的扩展提供了一个更准确的表示扁平NFW晕比竞争的Hernquist-Ostriker扩展。我们利用我们的新的扩展,分析一套数字构造的晕,并提供的扩展系数的分布。
2018-02-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Chameleon Screening Depends on the Shape and Structure of NFW Halos
变色龙引力是一个例子,它在宇宙学尺度上产生了有趣的现象学,同时拥有一个屏蔽机制,使其能够避免太阳系的限制。这种模型导致非线性场方程,其只能在简单的高度对称系统中解析求解。本文用有限元方法研究了变色龙屏蔽标量-张量理论的运动方程。更具体地说,我们解决了球形和三轴NFW集群大小的晕场方程。这使得一个详细的调查之间的关系NFW浓度和维里质量参数和变色龙加速度的幅度,在维里半径测量。此外,我们还研究了晕三轴性对变色龙加速度的影响。我们专注于参数空间区域,仍然允许的观测约束。我们发现,给定我们的数据集,在维里半径的变色龙到NFW加速比的最大允许值是$\sim 10^{-7}$。这一结果有力地表明,变色龙模型仍然允许的观测约束不会导致任何可测量的影响星系团规模。尽管如此,我们也发现,有一个直接的关系之间的NFW潜力和变色龙NFW加速比维里半径。类似地,在NFW浓度、维里质量和维里半径处的加速度比之间存在直接的(然而复杂得多的)关系。最后,我们发现,三轴度引入额外的方向效应的加速度测量。这些效应结合在一起可能会被用于未来对第五种力量的观测研究。
2021-12-25 astro-ph.CO gr-qc
Self-Similar Solutions of Triaxial Dark Matter Halos
我们研究了暗物质晕的坍缩和内部结构。我们考虑晕的形成从最初的无标度扰动,其中引力坍缩是自相似的。Fillmore和Goldreich(1984)和Bertschinger(1985)解决了一维(即球对称)情况。我们推广了他们的结果制定的三维自相似方程。我们数值求解方程,并详细分析了相似解,侧重于内部密度分布的崩溃晕。通过将总密度分解成子轮廓的粒子崩溃coevally,我们确定了两个效果的内部密度结构的晕的主要决定因素:绝热收缩和形状的子轮廓后不久崩溃,后者在很大程度上反映了三维的子轮廓。我们开发了一个简单的模型来描述我们的3D模拟结果。在一篇配套论文中,我们将这个模型应用于更现实的宇宙学波动,从而解释了在N体模拟中发现的几乎普遍的(NFW样)密度分布的起源。
2011-06-20 astro-ph.CO
The origin of scatter in the stellar mass - halo mass relation of central galaxies in the EAGLE simulation
我们利用流体动力学EAGLE模拟研究了中心星系恒星质量-晕质量关系中散射的大小和来源。我们分离的原因和影响相关的恒星质量的重子模拟与晕属性匹配的暗物质(DMO)模拟。恒星质量的散射随红移而增加,随晕质量而减少。在$z = 0.1$时,从$M_{200, \rm DMO} \approx 10^{11}$ M $_{\odot}$时的0.25 dex下降至$M_{200, \rm DMO} \approx 10^{13}$ M $_{\odot}$时的0.12 dex,但在$10^{12}$ M $_{\odot}$以上趋势较弱。对于$M_{200, \rm DMO} < 10^{12.5}$ M $_{\odot}$,高达0.04 dex的散射是由于晕圈浓度的散射。在固定的晕质量下,较大的恒星质量对应于较集中的晕。这可能是因为更高的浓度意味着更早的形成时间,因此有更多的时间用于吸积和恒星形成,和/或因为反馈在具有较高结合能的晕中效率较低。因此,最大圆速度,$V_{\rm max, DMO}$,结合能比晕质量更基本的属性,这意味着他们是更准确的恒星质量的预测,我们提供拟合公式与恒星质量的关系。然而,浓度本身不能解释$M_{\rm star} - M_{200, \rm DMO}$关系中的总散射,也不能解释$M_{\rm star} -V_{\rm max, DMO}$中的散射。晕自旋…
2016-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Assembly bias and the dynamical structure of dark matter halos
基于千年模拟,我们检查组装偏差的晕属性:形状,三轴度,浓度,自旋,速度椭球的形状和速度各向异性。为了保持一致性,我们使用同一组粒子来确定所有这些性质,也就是说,所有引力自约束粒子都属于给定的朋友的朋友晕的最大质量子结构。我们确认,近球形和高自旋晕显示增强集群。对于强非球面和低自旋晕,情况正好相反。此外,低于典型的塌陷质量,M*,更集中的晕显示更强的集群,而不太集中的晕是不太集群,这是相反的质量以上M*。在前人工作的基础上,我们发现:(1)扁圆晕比长轴晕更强地聚集在一起;(2)尽管信号更强,但聚集对速度椭球形状的依赖性与实空间形状的依赖性一致;(3)速度各向异性弱的晕更容易聚集在一起,而径向各向异性的晕更容易聚集在一起;(4)对于所有高度聚集的子集,我们发现系统地径向偏移较小的速度各向异性剖面。这些结果表明,晕的速度结构与环境密切相关。
2009-11-18 astro-ph.CO
Bar formation and evolution in disc galaxies with gas and a triaxial halo: Morphology, bar strength and halo properties
我们遵循的形成和演化的酒吧在N体模拟的盘星系与气体和/或三轴晕。我们发现相对气体含量和晕形状对坝的形成和演化都起着重要作用。在富含气体的模拟中,圆盘保持近轴对称的时间比缺乏气体的圆盘长得多,而且,当棒开始生长时,它的速度要慢得多。由于这两种效应的结合,大规模的酒吧形成后,在丰富的气体比在气体贫乏的磁盘。这可以解释在大质量的红色盘星系中,棒比在蓝色螺旋星系中更早出现的现象。我们还发现,在酒吧区的形态特征的强烈影响的气体分数。特别是,在模拟结束时的酒吧是在富含气体的情况下弱得多。我们没有看到酒吧被毁。晕三轴度对杆件强度有双重影响。在模拟的早期阶段,它诱导酒吧形成开始较早。另一方面,在后期,长期的演化阶段,三轴晕导致相当少的增加酒吧的强度比球形的。光环的形状随着时间的推移而发生相当大的变化。内晕圈部分可以变得更细长或更球形,这取决于棒强度。初始三轴晕的主体向球形演化,但在初始强三轴的情况下,它停止成为球形。部分被晕吸收的角动量会产生相当大的晕粒子旋转,这些粒子长时间保持在相对靠近圆盘的位置。另一部分产生晕体旋转,这与酒吧相反,随着时间的推移,但保持小。
2012-11-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Caught in the cosmic web: Environmental effect on halo concentrations, shape, and spin
利用一组高分辨率的模拟,我们研究了暗物质晕特性与大尺度环境的统计相关性。我们认为晕人口分为四个宇宙网络(CW)的元素:空隙,墙壁,细丝,和节点。我们第一次提出了一个研究连续波效应的晕覆盖六十年的质量:$10^{8}-10^{14}{h^{-1}{\rm M}_{\odot}}$。我们发现,晕生活在各种网络组件的分数是一个强大的功能的质量,与大多数的$M>10^{12}{h^{-1}{\rm M}_{\odot}}$晕生活在细丝和节点。低质量晕更均匀地分布在细丝、壁和空隙中。对于晕密度分布和形成时间,我们发现一个通用的质量阈值$M_{th}\sim6\times10^{10}{h^{-1}{\rm M}_{\odot}}$以下,这些属性随环境而变化。在这里,细丝晕有最陡的浓度-质量关系,壁接近整体平均值,而空洞晕有最平坦的关系。这相当于$c_{200}$的细丝和空隙晕,分别是$14\%$高于和$7\%$低于平均值在$M=2\times10^8{h^{-1}{\rm M}_{\odot}}$,与低质量的节点晕是最有可能飞溅回来。我们发现双幂律拟合,很好地描述了$c(M)$的四个环境中的整个探测质量范围。一个互补的图片被发现的平均形成时间,与质量形成时间的关系以下的趋势所示的浓度:节点晕是最古老的和空晕最年轻的。在研究晕的自旋和形状时,CW环境效应要弱得多。晕质量的趋势相反:$M<10^…
2021-03-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
A look to the inside of haloes: a characterisation of the halo shape as a function of overdensity in the Planck cosmology
在本文中,我们研究了从一组宇宙学N体模拟中提取的大范围质量的暗物质晕的三轴性质。我们测量的形状在不同的距离晕中心(其特征在于不同的过密度阈值),在三维和二维。我们讨论了如何晕三轴度增加的质量,红移和距离晕中心。我们还研究了不同的椭球体的方向是如何相互对齐的,以及不同维里配置的晕的内部形状的梯度是什么。我们的研究结果强调,内部的晕保留暴力的形成过程的记忆,保持主轴朝向的优先方向的下落的材料,而外部变得更圆,由于连续的各向同性合并事件。这种效应在最近形成的高质量晕中非常明显,而在低质量晕中则更加模糊。我们提出了简单的分布,可用于各种质量重建算法的先验,在不同的波长下工作,以恢复一个更复杂和现实的暗物质分布的孤立和放松的系统。
2016-11-25 astro-ph.CO
When Streams Curve Away: a Test of Dark Matter from Extragalactic Stellar Stream Populations
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Case Western Reserve University(凯斯西储大学);Princeton University(普林斯顿大学);Technical University of Denmark(丹麦技术大学);University of Copenhagen(哥本哈根大学)
本文提出一种基于投影星流曲率方向的几何诊断方法,利用星流凸段比率统计约束星系晕形状,从而区分冷暗物质与自相互作用暗物质,预测巡天数据可达5σ显著性。
2026-10-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
MOKA: a new tool for Strong Lensing Studies
强引力透镜是探测大质量暗物质晕核内物质分布的有力工具。最近和正在进行的星系团调查(MACS,CFHTLS,SDSS,SGAS,CLASH,LoCuSS)的分析已经解决了星系团中暗物质分布的性质问题。冷暗物质晕的N体模拟一致地发现,晕的特征应该是浓度-质量关系,随晕质量单调下降,并由大量的子结构填充,代表吸积祖晕的核心。验证这些预言对我们理解暗物质很重要。我们提出了MOKA,一个新的算法来模拟集群大小的晕的引力透镜信号。它实现了数值模拟的最新结果,以创建具有独立于数值分辨率的属性的逼真的集群规模的镜头。我们进行了系统的研究强透镜截面作为晕结构的函数。我们发现,强透镜截面最强烈地依赖于浓度和内斜率的密度分布的晕,其次是晕三轴性和存在一个明亮的中央星系的重要性顺序。
2012-01-16 astro-ph.CO
Cosmic Reionization On Computers: Baryonic Effects on Halo Concentrations During the Epoch of Reionization
重子既通过绝热收缩增加晕的浓度,又通过反馈过程排出质量。然而,在再电离时期普遍存在的辐射场如何影响暗物质晕中浓度的演化还不是很清楚。我们研究重子物理在再电离时代如何修改计算机宇宙再电离(CROC)模拟中的暗物质晕结构。我们使用两种不同的措施晕浓度量化的影响。我们比较浓度的晕之间匹配的全物理模拟和暗物质只有模拟$5 \leq z \leq 9$之间具有相同的初始条件。全物理模拟中的重子确实会将物质拉向中心,与仅暗物质模拟相比,增加了最大圆周速度。然而,它们的总体影响要比所有重子简单地集中在中心的情况小得多,这表明加热过程有效地抵消了冷却效应。最后,我们表明,在$z\approx5$晕浓度的重子效应是相对不敏感的再电离历史的环境变化。这些结果是有关模型的星系晕连接在再电离的时代。
2022-09-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Baryons Shaping Dark Matter Haloes
在这项工作中,我们的目标是调查重子的暗物质(DM)晕结构的影响,专注于恒星盘和晕形状的存在和重要性之间的相关性。我们研究了FENTS和EAGLE宇宙学模拟中DM晕子样本的性质。我们检查了质量范围为[10.9 - 992.3] x 10^{10} Msun(z=0)的晕的中心区域,比较了流体动力学运行和它们的暗物质(DMo)对应物。我们的结果表明,重子有显着的影响内晕的形状,主要是在维里半径的20%。我们发现当有重子存在时,晕更像球形。虽然重子的影响取决于晕的质量,我们也发现了一个趋势与形态,这表明重子组装的方式也是相关的协议与以前的作品。我们的研究结果还表明,盘星系优先形成晕的DMO同行原本更球形和更强的速度各向异性。重子的存在改变了晕的DM粒子的轨道结构,这表明它们的速度各向异性减少,朝向更切向偏置的轨道。这种相对的减少在盘状星系的情况下是较弱的。我们的研究结果指出,星系的最终形态和DM晕的内在属性之间的宇宙学联系,得到加强的光盘的增长。
2021-02-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Secular Damping of Stellar Bars in Spinning Dark Matter Halos
我们证明了旋转的暗物质晕中的恒星棒的生长在演化的长期阶段受到严重抑制,使用孤立星系的数值模拟。在一组有代表性的模型中,我们表明,宇宙学自旋参数λ> 0.03的值,酒吧增长(在强度和大小)变得越来越淬火。此外,条形图案速度的减慢随着“λ”的增加而大大减弱,直到它完全停止。钢筋的终端结构也会受到影响,包括其方形/花生状凸起的范围和形状。这种效应的本质在于由棒促进的盘和晕之间的修改的角动量交换。我们第一次证明了暗物质晕可以发射而不是纯粹吸收角动量。虽然我们没有发现晕整体上有辐射,但是从盘到晕的角动量的净转移显著减少或完全消除。这种范式的转变意味着,必须修正已被接受的观点,即圆盘是角动量的来源,而晕是角动量的汇。根据λ的对数正态分布,λ> 0.03的晕预计会形成相当大的部分。因此,长期酒吧演化的依赖晕自旋,意味着深刻的推论星系盘的宇宙学演化。
2014-02-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Strong orientation dependence of surface mass density profiles of dark haloes at large scales
我们研究了表面质量密度分布的依赖性,这可以直接测量弱引力透镜,晕相对于视线方向的方向,使用一套$N$体模拟。我们发现,当晕的主轴与视线方向对齐时,表面质量密度分布具有比所有晕方向上的平均值更高的振幅,在我们研究的从$0.1$到$100\,\mathrm{Mpc}/h$的所有尺度上。虽然在小尺度的取向依赖性归因于晕三轴性,我们的研究结果表明,甚至更强的取向依赖性,在所谓的两晕制度,高达$100\,\mathrm{Mpc}/h$。两个晕项的取向依赖性很好地近似于振幅的乘法移位,因此近似于晕偏置参数值的移位。根据视角,来自双晕项的晕偏差可被高估或低估达$\sim 30 \%$,这转化为估计的晕质量的偏差达晕偏差测量的两倍。在大尺度上的取向依赖性源于各向异性晕物质相关函数,它具有椭圆形状,$\sim 0.55$的轴比高达$100\, \mathrm{Mpc}/h$。我们讨论了晕取向偏差对其他观测量的潜在影响,如光学选择的集群样本和类星体等大尺度结构示踪剂的聚类分析。
2018-04-11 astro-ph.CO
Super cuspy dark matter halos of massive galaxies due to baryon-driven contraction
Leibniz-Institute for Astrophysics(莱布尼茨天体物理研究所);Cambridge University Press(剑桥大学出版社)
该研究通过baryon驱动收缩解释了大质量星系中超尖锐暗物质晕的形成,提出新的方法推导暗物质晕并验证其重要性。
2023-05-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Subhaloes gone Notts: Subhaloes as tracers of the dark matter halo shape
我们研究的形状subhalo分布从四个暗物质只模拟银河系型晕。将高分辨率下的暗晕分布的形状与底层的暗物质场的形状进行比较,我们发现,如果分析仅限于大质量的暗晕,则前者的形状更具有三轴性。对于四个分析的晕中的三个,大质量次晕分布的三轴性增加可以用物体数量少所引起的系统效应来解释。第四晕的子晕通过其强的三轴分布和相对于暗物质场的轨道排列显示出各向异性吸积的迹象。这些结果与所用的次晕探测器无关。将观测到的银河系卫星分布的形状与模拟的高分辨率次晕样本的形状进行比较,我们发现明亮卫星样本的一致性,但如果分析中包括暗淡卫星,则存在显著偏差。这些偏差可能是由于观测的不完整性造成的。
2014-09-10 astro-ph.CO
Imprints of the cosmic void evolution on the baryon processes inside galaxy haloes
宇宙空洞为研究星系形成和演化提供了独特的环境。本文分析了一组空洞的流体力学放大模拟,详细分析了空洞的内部结构。这些空洞是在宇宙学模拟中识别出来的,并根据它们在非常大的尺度上的周围动态进行分类:它们在外围是膨胀还是收缩。我们研究了这些环境和空洞的动态如何影响晕内的重子过程及其形成和演化的机制。我们在空洞内发现了一种不充足的加工气体,这可能与缺乏大量的晕有关。通过研究晕的动力学相空间图和晕-粒子关联函数,我们发现收缩空洞内部的晕相对于膨胀空洞内部的晕受较大结构的影响较小。当使用暗物质和气体粒子时,都获得了一致的信号。我们表明,晕组装取决于空洞的动力学状态:晕在膨胀的空洞组装慢于那些在收缩的空洞和一般的宇宙。这种组装的差异影响了晕的重子演化。从分析的红移范围来看,空洞中的晕比一般宇宙中的晕具有更少的重子含量,特别是在z = 0时更少的恒星含量。我们的结果表明,大尺度空洞环境调制的重子过程发生在晕根据空洞动力学状态。
2022-01-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
How baryons affect halos and large-scale structure: a unified picture from the Simba simulation
使用最先进的流体动力学模拟辛巴套件,以及它的暗物质只对应,我们研究了重子的存在和不同的恒星/活动星系核反馈机制的影响大尺度结构,晕密度分布,并在晕内和星系际介质(IGM)的丰度不同的重子相。从我们的分析中出现的统一的图片是,在所有尺度上形成物质分布的主要物理驱动因素是恒星形成驱动的星系外流在$z>2$的低质量晕和活动星系核喷流在$z<2$在高质量晕。相对于晕质量函数,反馈抑制了重子质量函数随时间的变化,它甚至在~20%的水平上影响晕质量函数本身,特别是疏散中心和增强晕外的暗物质。在早期,重子堆积在晕的中心,但到了晚期,特别是在大质量系统中,气体大多从内晕中排出。活动星系核喷流在这种疏散中是如此有效,以至于在低红移时,$\sim 10^{12}-10^{13} \, \rm M_{\odot}$晕中的重子比例仅为宇宙重子比例的25%,大多数情况下是在恒星中。封闭在这样的晕周围的球体中的重子分数只有在10 - 20维里半径处才接近宇宙值$Ω_{\rm b}/Ω_{\rm m}$。因此,宇宙中87%的重子质量存在于$z=0$的IGM中,其中67%以温热IGM($T>10^5 \, \rm K$)的形式存在。
2023-03-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
The shape of dark matter subhalos in the Aquarius simulations
我们分析了宝瓶座的模拟,以表征暗物质晕的形状,峰值圆速度在8<Vmax<200 km/s的范围内,并使用不同的宝瓶座分辨率水平进行收敛研究。对于收敛的物体,我们确定归一化惯性张量的主轴(a<b<c)作为半径的函数。我们发现,场晕的三轴度是晕质量的增函数,因此在我们的样本中,最小的晕在圆速度峰值rmax的半径处比银河系物体圆40-50%。我们发现,subhalo轴比的分布是一致的可比Vmax场晕。每个天体的内部和外部轮廓都很好地对齐,对于最靠近其主晕中心的子晕,长轴优先指向径向。我们还分析了动力学结构的subhalos可能主机发光的卫星可比的经典矮球状体在本地组。这些晕的轴比随半径的增加而增加,在r~1 kpc时,它们是轻度三轴的,<b/a>~0.75,<c/a>~0.60。由于潮汐剥离,它们的速度椭球在外围变得强烈切向偏置。
2014-02-04 astro-ph.CO
Ellipticity of Brightest Cluster Galaxies as tracer of halo orientation and weak-lensing mass bias
对星系团质量的弱透镜测量通常基于球对称密度分布的假设。然而,冷暗物质模型预测暗物质晕的形状是三轴的。晕三轴性,以及主轴相对于视线的方向,预计是弱透镜质量测量中固有散射的主要原因。星系团中央星系(Brilliant Cluster Galeries; BCGs)的形状被认为是遵循暗物质晕的形状。在这里,我们调查使用BCG椭圆率作为预测的弱透镜质量偏差在个别集群相比,平均值。使用弱透镜质量$M^{\rm WL}_{500}$从称重巨人项目,和$M_{500}$来自气体质量作为低散射质量代理,我们发现,平均而言,与平均值相比,具有最圆/最椭圆25%的BCGs的集群的透镜质量偏高/低$\sim 20$ %,定性预测的冷暗物质模型。对于利用弱透镜质量估计的星系团宇宙学项目,BCG的形状可以提供有用的信息,对弱透镜质量估计中的取向偏差以及星系团选择偏差的影响。
2019-10-17 astro-ph.CO
Statistical exploration of halo anisotropic clustering and intrinsic alignments with the mass-Peak Patch algorithm
大质量暗物质晕的各向异性或三轴性在很大程度上决定了宇宙网的结构,特别是将晕连接在一起的细丝。在这里,我们调查这样的定向相关性,在质量峰补丁晕目录通过使用球形原晕区域的初始应变张量定向晕。为了超越球平均的两点关联函数的晕,我们使用定向堆栈来计算定向两点相关性:我们明确打破各向同性施加一个局部框架设置的参考晕的应变张量堆叠相邻晕之前。在参考晕的禁区之外,如预期的那样,发现沿着应变张量的主方向的聚类被强烈增强。通过使用球谐函数分解,进一步量化沿灯丝的晕的各向异性聚类。此外,我们计算集群规模的晕主方向相对于他们的邻居的演变,并表明有很强的相关性延伸到非常大的规模。为了提供更适合于观测对抗的计算,我们还利用了一些等效关联函数的二维投影版本。最后,我们表明,多极结构的质量峰补丁晕的各向异性聚类可以定性地捕获在一个分析处理的基础上峰理论。虽然信息量很大,但分析评估涉及广泛使用蒙特卡罗方法,这也是模拟目录所使用的方法,考虑到质量峰斑块质量层次的自适应性质以及与排除与较大晕重叠的较小晕相关的所有非局部复杂性:没有替代品可以替代基于质量峰斑块模拟的定向和各向异性相关性的确定。
2021-03-30 astro-ph.CO
Baryon-driven growth of solitonic cores in fuzzy dark matter halos
我们提出了放大模拟的模糊暗物质(FDM)晕,包括重子和恒星形成有足够的分辨率,以遵循中央孤子的形成和演化。我们发现它们的性质是由暗物质-重子组合引力势中的局域暗物质速度色散决定的。这激发了一个简单的处方,以估计在重子的存在下FDM核心的径向密度分布。当核心变得更大质量和紧凑,如果包括重子,银河系旋转曲线测量可能更难与FDM相一致。
2020-04-15 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Dark Matter Halo Environment for Primordial Star Formation
我们研究的统计特性(如形状和自旋)的高z晕可能举办的第一(PopIII)恒星的宇宙学模拟,包括详细的气体物理。在考虑的红移范围($11 < z < 16$)的平均球度是$<s> = 0.3 \pm 0.1$,并为超过90%的晕的三轴参数是$T \lesssim 0.4$,表现出明显的偏好扁率超过长轴。在模拟中,较大的晕往往更接近球形和扁长:我们发现$s \propto M_h^{α_s}$和$T \propto M_h^{α_T}$,其中$α_s \approx 0.128$和$α_T= 0.276$在z = 11。在$z=16$,暗物质和气体的自旋分布有很大的不同,重子的旋转速度比暗物质慢。相反,在较低的红移下,暗物质和气体的自旋分布几乎完美地相互跟踪,这是由于两种成分之间的动量重新分配有较长的时间间隔。气体和暗物质的自旋都遵循对数正态分布,在z=16处的平均值为$<λ> =0.0184$,实际上与晕质量无关。这与以前的研究结果是一致的。使用McKee & Tan(2008)的两个反馈模型(MT1和MT2)的结果,并将我们的晕自旋分布映射到PopIII IMF中,我们发现在高$z$下IMF紧密跟踪自旋对数正态分布。然而,根据反馈模型,分布可以集中在$\approx 65 M_\odot$(MT1)或$\approx 140 M_\odot$(MT2)。在以后的时间,模型MT1演变…
2012-10-09 astro-ph.CO
Quantifying the impact of baryon-CDM perturbations on halo clustering and baryon fraction
重子和冷暗物质(CDM)在复合之前并没有移动。这导致了局部重子和CDM密度的差异,即所谓的重子-CDM等曲率扰动$δ_{bc}$。这些微扰通常在分析大尺度结构数据时被忽略,但在高精度宇宙学时代,将它们考虑在内可能变得重要。使用重力只有2流体模拟,我们评估的影响,这种扰动的暗物质晕分布。特别是,我们专注于作为质量和大规模的$δ_{bc}$,这也使我们能够研究这种模拟所需的非平凡的数值设置的细节函数的重子分数晕。我们进一步测量了晕场和$δ_{bc}$之间的互功率谱。这种互相关是非零和负的,这表明晕形成受到$δ_{bc}$的影响。我们测量了相关的偏置参数$b_{δ_{bc}}$,并将其与最近的结果进行比较,发现吻合良好。最后,我们量化了这种扰动对晕-晕功率谱的影响,并表明这种影响可以退化为像DESI这样的调查的大质量中微子之一。
2021-03-15 astro-ph.CO
Do Hot Haloes Around Galaxies Contain the Missing Baryons?
星系中缺少大部分重子,许多模型预测这些重子位于星系周围的热晕中。我们建立观测动机的约束,这些晕的质量和半径使用各种独立的参数。首先,观测到的大麦云云中重子的色散测量使我们能够限制银河系周围的热晕:如果它遵守标准的NFW轮廓,它必须包含少于4-5%的银河系中缺失的重子。这与银河系热晕的其他上限相似,例如软X射线背景和高速云周围的压力。其次,我们注意到,在大型孤立星系周围具有NFW轮廓的热晕的X射线表面亮度足够高,应该观察到这样的发射,除非它们的晕包含少于10-25%的丢失重子。第三,我们使用沿活动星系核视线的OVII吸收的非检测热晕的柱密度的限制:在一般情况下,它们必须包含少于70%的失踪重子或延伸到不超过40千秒差距。星系热晕的密度剖面变平会削弱表面亮度约束,因此一个典型的L $_*$星系可能会在晕中保留一半的丢失重子,但OVII约束保持不变,在银河系周围,一个变平的剖面可能只保留银河系中丢失重子的$6-13%$($2-4 \times 10^{10} M_{\odot}$)。我们还表明,活动星系核和超新星在低到中等的红移-风的理论来源负责驱逐失踪的重子-不产生预期的相关性与重子塔利-费舍尔关系,因此不足以解释失踪的重子从星系。我们的结论是,大多数失踪的重子从星系不在于热晕周围的星系,和失踪的重子从来没有落入潜在的原星系的井摆在首位。它们可能是作为星系形成过程的一部分被驱逐出星系的…
2010-03-16 astro-ph.CO
Dissecting Galaxy Formation: II. Comparing Substructure in Pure Dark Matter and Baryonic Models
我们比较了纯暗物质(DM)晕与重子(PDM和BDM)存在下的子结构演化。Romano-Diaz等人(2009年)分析了原始晕。模型已经从相同的初始条件下使用约束实现,包括恒星形成和反馈。已经编制了一个全面的底晕目录,并分析了质量范围为10^8 Mo - 10^11 Mo的底晕的性质。我们发现晕下质量函数符合单一的幂律M_sbh^{alpha},但检测到这些函数之间的不可忽略的偏移,PDM的alpha为-0.86,BDM的alpha为-0.98。总体而言,α随时间恒定,变化为+-15%。第二,我们发现,径向质量分布的subhalos可以近似的幂律,R^{gamma}与陡峭的半径周围的最大圆速度,Rvmax,在主晕。PDM的Gamma约为-1.5,BDM的Gamma约为-1,在Rvmax内部,外部更陡。我们发现subhalo人口和主晕DM之间的空间偏差很小。次晕人口表现出更少的三轴性与重子,在与总理晕。最后,我们发现,与直觉相反,BDM人口是在一个更快的速度比PDM一个中央30 kpc的素数内耗尽。虽然重子为次晕提供了大量的粘合剂,但主晕表现出相同的趋势。这确保了BDM晕底的更有效的潮汐破坏。这种效应可以被逆转,因为恒星演化和超大质量黑洞的反馈更有效,这将从中心驱逐重子,降低原晕的浓度。我们将我们的结果与Lactea和Aquarius模拟和其他已发表的结果进行比较。
2010-05-19 astro-ph.CO
Spinning dark matter halos promote bar formation
恒星棒是星系中最常见的非轴对称结构,它们对盘星系在所有宇宙学时期的演化都有重要影响。经典理论预测,如果恒星盘嵌入大质量的球状暗物质晕中,它会稳定下来,不会形成棒。然而,暗物质晕已经被证明可以通过共振引力相互作用促进棒的生长。尽管如此,仍然不清楚为什么有些星系是禁止的,有些则不是。在这项研究中,我们证明了同向旋转(即,与盘旋转的意义相同)自旋参数在$0 \le λ_{\mathrm{dm}} \le 0.07$范围内的暗物质晕--这是现代宇宙学模型的明确预测--促进了棒和方形凸起的形成,因此在运动学上热的暗物质主导的盘星系中,在伪凸起的形成中可以发挥重要作用。我们发现具有更高晕旋的模型的连续趋势:酒吧形成得更快,形成缓慢的酒吧更强,最后的酒吧更长。经过2个回转的演化后,在具有$λ_{\mathrm{dm}} = 0.05$的模型中,棒模的振幅比非旋转晕模型中的振幅高约6倍,A_2/A_0 = 0.23。在5 Gyrs之后,酒吧是~ 2.5倍长。这种趋势的起源是,更快速旋转(同向旋转)的晕提供了更大比例的尾随暗物质粒子,这些粒子落后于圆盘棒,并通过共振相互作用带走其角动量来帮助棒生长。在我们的模型中,反向旋转的晕抑制了酒吧的形成。我们讨论了在高红移和现今低质量星系形成星系的潜在后果,这些星系只将一小部分重子转化为恒星。
2013-06-14 astro-ph.CO
The impact of baryonic physics on the abundance, clustering, and concentration of halos
我们研究重子物理学的晕分布的流体动力学模拟(Illustris,IllustrisTNG和EAGLE)的影响,特别是关于它是如何不同于暗物质只(DMO)模拟。我们发现,在一般情况下,DMO模拟产生的晕质量函数(HMF)转移到更高的晕质量比他们的流体动力学同行,由于缺乏重子物理。然而,这种质量移动的确切性质是质量,晕定义,红移和大尺度环境的复杂函数,并且它还取决于模拟中实现的重子物理的细节。我们提出了拟合公式的修正,需要适用于每个DMO晕目录,以重现HMF发现在其流体动力学对应。我们提供这些公式的所有三个模拟,五个不同的晕定义在红移0,1和2。此外,我们还探讨了这种HMF差异对环境的依赖性,发现在大多数情况下,低密度环境中的晕比高密度环境中的晕受重子物理的影响略大。因此,我们还提供了依赖于环境的质量校正公式,可以重现的条件,以及全球,HMF。我们表明,我们的质量校正也修复了大规模的集群晕,虽然环境依赖的校正需要达到优于2%的精度。最后,我们考察了重子物理对晕质量-浓度关系的影响,发现在流体动力学模拟中晕质量-浓度关系的斜率与DMO模拟中的一致。最后,我们建议任何未来的工作依赖于DMO晕目录纳入我们的质量修正,以测试其结果的重子效应的鲁棒性。
2021-11-16 astro-ph.CO
Do Baryons Alter the Halos of Low Surface Brightness Galaxies?
对以暗物质为主的低表面亮度(LSB)星系的高质量观测表明,与在无碰撞模拟晕组装中形成的三轴、中心集中的尖状晕相反,这些星系位于圆形、密度大致恒定的核心晕中。为了使这些数据与LCDM背景下的星系形成相一致,需要改变内晕形状和密度结构的过程。我们编译LSB星系的观测特性,以评估先前较高的重子质量含量和恒星形成的反馈可以修改这些星系的暗物质晕的可能性。我们还比较了在最近的模拟LSB星系样本中形成的无凸盘星系的属性。我们发现,LSB星系恒星形成的历史,结构和运动学的观测约束,使它难以重子物理球化和降低的LSB星系的暗物质晕的中心密度。
2011-09-06 astro-ph.CO
The Doppler effect on indirect detection of dark matter using dark matter only simulations
对暗物质的间接探测是发现暗物质的主要途径。然而,重子背景的多样性足以模拟暗物质的许多可能特征。在这项工作中,我们研究了新提出的暗物质速度谱技术,\cite{speckhard2016}。非旋转的暗物质晕和太阳运动产生了一个明显的纵向依赖的信号,这是相反的方向产生的重子。使用无碰撞的暗物质只模拟银河系像晕,我们表明,这种新的签名是强大的,并持有很大的希望。我们开发了模拟观测的高能量分辨率X射线谱仪上的探空火箭,微型X实验,我们的测试用例,3.5 keV线。我们表明,通过使用六个不同的点,Micro-X可以排除一个恒定的线能量超过各种不同的能量在$\geq$ 3 $σ$。晕圈三轴度是一个重要的影响,它通常会降低该信号的重要性。我们强调,这个新的{ \it吸烟枪在运动}签名的暗物质是普遍的,并适用于任何暗物质候选人,产生一个尖锐的光子功能在湮灭或衰变。
2017-08-03 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM