Cold dark matter haloes in the Planck era: evolution of structural parameters for Einasto and NFW profiles
本文从普朗克卫星出发，讨论了宇宙学中弛豫冷暗物质晕结构的演化。我们的模拟涵盖了50年的晕质量，从矮星系到星系团。由于物质密度和功率谱归一化的增加，普朗克宇宙学中的浓度质量关系在红移z=0处的归一化比WMAP宇宙学高20%。我们证实，CDM晕更好地描述了Einasto配置文件，例如，在星系半光半径附近的尺度CDM晕有显着陡峭的密度分布比暗示NFW拟合。在固定的晕质量下，Einasto形状参数的分散度为0.2 dex，进一步增加了CDM晕轮廓的多样性。在我们的模拟中的浓度质量关系的演变是没有重现的任何分析模型在文献中。因此，我们提供了一个简单的拟合公式，准确地描述了红移z=5到z=0之间的演化NFW和Einasto拟合。最后，观测到的浓度和晕质量的旋涡星系，集团和星系团在低红移与我们的模拟吻合得很好，表明只有温和的晕反应星系形成在这些尺度上。
2014-04-29 astro-ph.CO
The Peaks Formalism and the Formation of Cold Dark Matter Haloes
我们使用两个宇宙学模拟的结构形成研究的条件下，暗物质晕出现的线性密度场。我们的分析侧重于在模拟的初始条件下，晕崩溃的局部密度最大值，或“峰值”匹配的网站，并提供了一个至关重要的测试的峰值形式主义的中心ananadium。通过识别各种平滑，线性外推的密度场的峰值，我们证明，多达70%的良好分辨的暗物质晕优先形成附近的峰值，其特征质量是类似的晕，更大规模的晕显示出更强的倾向，最初居住在峰值附近。我们确定了一个小的，但显着的一部分晕，似乎从大大低于晕本身的质量的峰值演变。为了方便起见，我们将这些称为“无峰晕”。通过将这些天体的性质与原晕群的大部分直接对比，我们发现了两个明显的不同：1）它们的初始形状明显比占主导地位的三轴大多数更平坦和更细长，2）平均而言，它们受到与周围大尺度结构相关的潮汐力的更强烈压缩。使用两点关联函数，我们表明，无峰晕往往出现在初始密度场的高度聚集的区域，这意味着，在固定的质量，吸积几何形状和质量吸积历史的晕在高度聚集的环境中显着不同的领域。这可能对理解晕组装偏差的起源、致密环境中星系的性质以及环境如何影响星系团和富星系团附近星系的形态转变具有重要意义。
2011-03-17 astro-ph.CO
Properties of gas in and around galaxy haloes
我们研究了星系晕内部和周围气体的性质作为半径和晕质量的函数，主要集中在z = 2，但也显示了一些结果z = 0。为此，我们使用一套大型宇宙学，流体动力学模拟从OverWhelmomentally大型模拟项目。冷模和热模气体的性质，我们根据它在河外时的温度是否高于10^5.5 K来区分，在大质量晕的外部（维里温度>> 10^5 K）是可以清楚区分的。冷态气体和热态气体之间的差异类似于流入气体和流出气体之间的差异。冷模气体主要局限于与扩散的热模气体近似处于压力平衡的凝块细丝。除了更冷和密度更大之外，冷模式气体通常具有更低的金属含量，并且更有可能坠落。然而，即使对于给定的模式和固定的半径和晕质量，气体性质的差异也很大，这使得不可能对单个气体云做出强有力的陈述。金属线冷却在中央星系附近引起强烈的冷却流，这使得很难区分内晕中通过冷模式和热模式吸积的气体。更强的反馈导致更大的流出速度，并将热模气体推向更大的半径。气体性质的演变，如预期的维里参数，这也可以解释许多气体性质的依赖晕质量。我们认为，冷流穿透热晕是可观察到的高柱密度HI莱曼α吸收系统在视线附近的大规模前景星系。
2012-07-18 astro-ph.CO
Numerical convergence of simulations of galaxy formation: the abundance and internal structure of cold dark matter haloes
我们研究了数值参数对在无碰撞宇宙学模拟中形成的冷暗物质晕性质的影响。我们量化的收敛在中间球平均圆速度分布的晕广泛变化的粒子数，以及在统计的结构标度关系和质量函数。与先前专注于单个晕的工作一致，我们的结果表明，宇宙学模拟在广泛的引力软化参数$ε$范围内产生鲁棒的晕特性，条件是：1）$ε$不大于“会聚半径”$r_{\rm conv}$，其由2体弛豫决定并由粒子数确定，以及2）采取足够数量的时间步长以精确地解析具有短动力学时间的粒子轨道。提供这些条件得到满足，中值圆速度分布收敛到$\approx 10$的百分之半径超过当地2体弛豫时标超过哈勃时间的一个因素$κ\equiv t_{\rm relax}/t_{\rm H}\gt 0.177$，与更好的收敛达到更高的$κ$。我们提供了分析估计的$r_{\rm conv}$，建立在以前的尝试在两个方面：第一，通过突出其明确的（但弱）软化依赖，第二，通过提供一个更简单的标准，其中$r_{\rm conv}$是完全由平均粒子间间距，$l$ ;例如，比$10$百分之收敛圆速度为$r\gt 0.05\,l$。我们展示了如何使用这些分析标准来评估收敛的暗物质晕作为其质量或最大圆周速度的函数的结构标度关系。
2019-07-11 astro-ph.CO
Warm Dark Haloes Accretion Histories and their Gravitational Signatures
我们研究团簇在温暖的暗物质（WDM）模型的热产生的暗物质粒子$0.5$千电子伏的质量。我们发现，尽管集群在WDM宇宙学具有类似的密度分布，其冷暗物质（CDM）的同行，内部属性，如数量的子结构，显示出显着的差异。该结果是令人惊讶的，因为簇的质量尺度比结构形成被抑制的质量尺度大{ \em一千倍}。WDM集群通过平滑吸积获得更多的质量，并且包含比CDM兄弟更少的子结构。更高的平滑质量吸积导致物理上更扩展和更低密度的次晕。这些细微的差异可以通过强引力透镜来探测。我们发现，出乎意料的是，WDM集群有{ \em更高}的透镜效率比那些在CDM宇宙学，相反的天真的期望，WDM集群应该是效率较低，由于它们包含的子结构少。尽管密度较低，但较大的WDM子晕更有可能比CDM子晕具有更大的透镜截面。此外，WDM子晕通常位于更大的距离，这径向拉伸了与强引力透镜相关的临界线，导致在$\sim2σ$水平上具有大径向横截面的集群数量过多。尽管单个簇的透镜轮廓随视线而显著变化，但基于$\gtrsim100$簇的样本的径向弧分布可能被证明是WDM存在的关键测试。
2014-06-13 astro-ph.CO
The angular momentum of cold dark matter haloes with and without baryons
我们调查的幅度和内部对齐的冷暗物质晕的角动量在模拟和没有重子。我们分析了在千年模拟和一个较小的，但更高的分辨率，模拟，在总跨越5个数量级的质量数十万晕的累积角动量剖面。对于给定质量的晕，比角动量的中值随着j（<r）与r成正比而增加。矢量的方向随半径变化很大：内角动量矢量（< 0.25 Rvir）和总角动量矢量（< Rvir）之间的中位角约为25度。为了研究重子如何影响晕自旋，我们使用了另一种高分辨率的模拟，包括气体冷却，恒星形成和反馈。这个模拟产生了一个星系的样本，具有真实的盘总比分布。星系的形成使暗物质在0.1 Rvir内旋转，使得特定的晕角动量在中值内增加约50%。暗物质的角动量变得更好地对齐，但在晕和中央星系之间仍然存在广泛的（错误）对齐分布，它们的角动量之间的中间角约为30度。相对于晕的形状，镓的取向范围很广：其中一半的镓的短轴错位超过45度。最后，我们根据星系的方向排列一个晕样本，并叠加投影的质量分布。虽然个别的晕是非球面的，星系晕的错位产生了一个堆叠的质量分布，这是无法区分的圆形。如果在我们的模拟中发现的错位是真实的，那么弱透镜研究将非常难以使用这种技术测量暗晕的形状。
2010-01-18 astro-ph.CO
The properties of warm dark matter haloes
暗物质的基本粒子候选者，如无菌中微子，表现为温暖的暗物质（WDM）。对于质量为keV的粒子，自由流在对应于矮星系的尺度上产生线性波动功率谱的截止。我们调查WDM晕和subhaloes在这些尺度上的丰度和结构，使用高分辨率的宇宙学N体模拟银河系晕的质量类似的银河系。在大于自由流截止的尺度上，初始条件与Springel等人先前模拟的冷暗物质（CDM）晕之一具有相同的功率谱和相位，作为Virgo财团Aquarius项目的一部分。我们已经模拟了四个晕WDM粒子质量在1.4-2.3keV的范围内，对于一种情况下，我们已经进行了进一步的模拟在不同的分辨率。在N体模拟中，功率谱截止被分辨出来，这是已知的，在细丝中进行人为的碎裂，产生虚假的团块，对于小质量（在我们的情况下小于10^7兆太阳），这些团块的数量超过了真正的晕。我们已经开发了一个强大的算法来识别这些虚假的对象，并将它们从我们的光环目录中删除。我们发现，当质量小于10^9 Msun时，相对于CDM情况，WDM次晕质量函数被抑制了一个数量级以上。要求至少有尽可能多的subhaloes有观测到的卫星在银河系中导致一个保守的下限（热当量）WDM粒子质量约1.5 \rmn{keV}。WDM晕和次晕具有尖点密度分布，可以用NFW或Einasto剖面很好地描述。它们的中心密度较低的WDM粒子质量和我们所考虑的模型都没有遭受的“太大而不能失败”的问题，…
2014-05-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Caustics in growing Cold Dark Matter Haloes
我们模拟了孤立的暗物质晕从自相似和球对称的初始条件的增长。我们的N体代码集成了测地线偏差方程，以跟踪与单个模拟粒子相关的流和焦散。径向轨道的不稳定性导致我们的晕发展的长短轴比接近10比1在其内部区域。它们在时间上相似地生长，并且具有与球形相似性解决方案相似的密度分布，但是它们的详细结构非常不同。轨道的高维数导致它们的流密度和焦散密度比相似解下降得更快。这导致每个点处的流的数量相应增加。在转向半径的1%处（大致对应于太阳在银河系中的位置），我们在模拟中发现了10^6级的流，而在相似性解决方案中为10^2级。内晕中焦散的数量增加了几倍，因为一个典型的轨道有六个转折点而不是一个，但焦散密度下降了更大的系数。这减少了对湮灭辐射的焦散贡献。对于转向半径的1%和50%之间的区域，这在我们的模拟晕中占总数的4%，而在相似性解决方案中占6.5%。焦散在较小半径处的贡献小得多。这些数字假设一个100 GeV的c^-2中性伴子的速度色散为0.03 cm·s^-1，但色散降低10个数量级只会使焦散光度增加一倍。我们的结论是焦散线在晕的内部是不可观测的。只有最外面的腐蚀性物质才可能被检测到。
2009-09-04 astro-ph.CO
Assembly History and Internal Structure of Cluster Cold Dark Matter Haloes
利用Phoenix模拟发现星系团暗物质晕比星系晕内部更年轻、演化更活跃，其中心质量主要在z=3后吸积，密度轮廓和封闭质量在近70亿年内显著变化，这解释了星系团中心区域的观测特征。
2024-08-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Warmth Elevating the Depths: Shallower Voids with Warm Dark Matter
暖暗物质（WDM）被提议作为冷暗物质（CDM）的替代品，以解决银河系周围明显缺乏卫星等问题。即使WDM不是观测问题的答案，但限制暗物质的性质是必不可少的。WDM对晕的影响已经得到了广泛的研究，但WDM中的小尺度初始平滑也影响了当今的宇宙网和空洞。它抑制了空洞内部的宇宙“子网络”，以及空洞晕和子空洞的形成。在$N$体模拟运行不同的假设WDM群众，我们确定与ZOBOV算法和宇宙网络组件与ORIGAMI算法的空隙。随着暗物质温度的增加（即，颗粒质量减少），空隙密度最小值变浅，而空隙边缘变化不大。此外，子空隙的数量减少。空洞中的密度场对重子物理特别不敏感，因此如果空洞密度分布和最小值可以通过观测测量，它们将为暗物质的性质提供有价值的探测。此外，细丝和壁变得更干净，因为其间的子结构已经被平滑;这导致密度PDF中的清晰的中间范围峰值。
2015-05-19 astro-ph.CO
The Super-NFW model: an analytic dynamical model for cold dark matter haloes and elliptical galaxies
提出了一个小半径$ρ\sim r^{-1}$和大半径$ρ\sim r^{-3.5}$的解析星系模型。渐近密度下降比Hernquist模型慢，但比暗物质晕的Navarro-Frenk-White（NFW）轮廓快，因此与宇宙学模拟的最新证据一致。该模型在双正交基函数展开式中提供了零阶项，这意味着可以很容易地添加轴对称、三轴和不平衡的扭曲（很像Hernquist模型本身，它是Hernquist-Ostriker展开式的零阶项）。球模型的属性，包括解析分布函数是各向同性，径向各向异性或切向各向异性，进行了详细讨论。提供了宇宙晕的质量浓度关系的模拟。
2018-02-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Giant cold satellites from low-concentration haloes
银河系环形山II和Antlia II的矮卫星星系由于其大尺寸和低速色散，具有不寻常的低动力学质量密度。以前的工作未能确定$Λ$ CDM框架内的形成方案，并调用核心暗物质晕，潮汐处理。我表明，潮汐演化的$Λ$ CDM NFW晕是丰富的比以前认识到：潮汐加热导致的最内层地区的晕，达不到的质量浓度关系显着扩大，导致形成巨大的，运动学上冷的卫星，如火山口II和Antlia II。此外，当卫星到达远心点时，潮汐外的物质会导致更膨胀的外观。当存在时，就像较大的Antlia II一样，由于其稍微热的运动学和视线速度梯度，可以识别名义上未结合的材料。与其他形成的假设相反，陨石坑II和Antlia II可能经历了非常小的质量损失，事实上，正如它们所观察到的金属丰度所暗示的那样。如果它确实是NGC 1052的卫星，那么低浓度晕的潮汐演化可能同样导致了NGC 1052-DF 2的形成。
2019-01-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the algorithms of radiative cooling in semi-analytic models
我们研究了七个半解析模型（SAM）的星系形成，包括一个新的模型，我们在本文中提出的多辐射冷却算法的行为。我们使用没有反馈的模型版本，并将其应用于宇宙学背景下生长的暗物质晕，其最终质量范围从10^{11}Msun到10^{14}Msun。首先，使用简化的平滑增长的晕模型，我们证明了不同的算法预测的冷却速率和最终的冷气质量，相差约5倍的大质量晕（>10^{12}Msun）。该算法是在更好的协议，为质量较小的晕，因为他们有效地冷却，因此，他们的冷却速率在很大程度上是由晕吸积率的限制。然而，对于质量较小的晕，所有的SAM预测的冷却比相应的一维流体动力学模型。其次，我们利用并合树研究了暗物质晕中心星系的气体吸积历史。包含合并改变了冷却历史的晕锁定气体在星系内的小晕在早期。对于现实的晕模型，由算法预测的冷气体质量的色散是0.5德克斯为高质量的晕和0.1德克斯为低质量的晕，而吸积率的色散是大约两倍大。与宇宙学SPH模拟相比，我们发现大多数SAM系统地低估了低质量晕的气体吸积速率，但高估了大质量晕的气体吸积速率。虽然这些模型都包含了“快”和“慢”两种吸积模式，但两种吸积模式之间的转换在模型之间存在差异，并且与模拟结果也不同。最后，我们构建了一个新的模型，明确纳入冷晕气体来说明这样一类模型可以更好地匹配宇宙学流体动力学模拟的结果。
2011-09-28 astro-ph.CO
Mass accretion rates and multi-scale halo environment in cold and warm dark matter cosmologies
我们研究了冷和暖暗物质（CDM和WDM）宇宙学模拟中暗晕质量吸积的演化环境依赖性。后者使我们能够探测在WDM半模质量以下的尺度上的晕生长的性质，这形成了非线性无碰撞动力学的极端制度，并提供了一个很好的测试平台，有关分层增长的想法。作为环境代用指标，我们使用局部晕中心物质密度$δ$和潮汐各向异性$α$，以及大尺度晕偏差$b_1$。我们的分析，同时再现已知的趋势，环境依赖的吸积在CDM，以及吸积在CDM和WDM之间的比较，揭示了几个有趣的新功能。正如预期的偏移集模型，WDM晕有较高的特定吸积率，占主导地位的吸积扩散质量，相比CDM晕。对于低质量WDM晕，我们发现，环境依赖的扩散质量吸积以及吸积合并几乎完全解释了$α$。对于其他情况，$δ$至少起着相当的作用。我们检测到，第一次，一个显着的和不断发展的装配偏差，由于扩散质量吸积低质量CDM和WDM晕（后不包括回溅对象），与$z=0$强度高于几乎所有已知的次要变量，并在很大程度上解释了$α$。我们的研究结果限制了半解析合并树算法，这反过来又会影响基于它们的星系演化模型的预测。
2022-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Discriminating power of milli-lensing observations for dark matter models
关于暗物质（DM）的性质仍有激烈的争论。亚银河系尺度是特别重要的，因为不同的，目前可行的DM模型作出不同的预测，在这些尺度上的DM晕的预期丰度和密度分布。我们调查的能力，亚银河DM晕作为强透镜背景紧凑的来源，生产引力透镜事件的毫角秒尺度（毫透镜），不同的DM模型。对于每一个DM方案，我们探讨是否样本的$\sim$ 5000远源是足够的，以检测至少一个毫透镜。我们开发了一个半解析模型来估计作为源的红移的函数的各种DM模型的毫透镜光学深度。我们采用Press-Schechter形式主义，以及最近的N体模拟计算的晕质量函数的结果，考虑到适当的球平均密度分布的晕每个DM模型。我们把透镜系统作为一个点质量透镜，并调用有效表面质量密度阈值来计算作为引力透镜的晕的分数。我们研究了三类暗物质模型：冷DM，热DM，和自相互作用DM。我们发现，晕组成的温暖DM原来是光学薄的强引力毫透镜（零预期透镜事件）。CDM晕可能会产生透镜效应，这取决于浓度-质量关系的陡度。自我相互作用的DM晕可以有效地作为引力毫透镜，只有当晕经历重力热塌缩，导致高密度的中央核心。
2022-09-27 astro-ph.CO
Cosmic metal invaders: Intergalactic OVII as a tracer of the warm-hot intergalactic medium within cosmic filaments in the EAGLE simulation
目前对热（log T（K）> 5.5）的温热星系际介质（WHIM）的观测状况还不完全。虽然最近通过堆叠大量宇宙网细丝进行的观测已经产生了统计学意义上的探测结果，但对单个物体的直接测量仍然很少。由于缺乏这样的样本，目前无法对由热WHIM组成的宇宙重子内容进行强有力的分析，这可能有助于解决宇宙学上的重子缺失问题。为了改进对失踪重子的搜索，我们使用了EAGLE模拟。我们的目标是了解宇宙网络中高度电离金属的富集和分布。我们检测到的细丝，通过应用Bisous形式主义的模拟星系，其特征在于空间分布以及质量和体积分数的辅助氧和OVII。然后，我们构建了OVII柱密度图，并用Athena X-IFU确定其可检测性。然而，氧气和OVII数密度下降迅速超过维里半径的晕，低于可检测的水平在700千秒差距。因此，只有约1%的长丝体积以可检测的密度填充有OVII。OVII的这种非均匀分布使其用于追踪丢失的重子变得复杂。相反，OVII在光环周围形成狭窄的信封。这种局部性质导致在SDSS灯丝目录中使用Athena X-IFU检测星系际OVII的机会很低（每视线10-20%）。对于来自4 MOST调查的未来长丝样品，机会增加到约50%的水平。尽管如此，根据EAGLE的结果，这不足以最终解决重子缺失的问题，因为它将被限制在晕维里半径的几倍。幸运的是，在热WHIM中，晕周围的体积是密集的，追踪它可以将仍然缺失的重子的…
2023-01-18 astro-ph.CO
Halo assembly in cold and warm dark matter during the JWST frontier epoch
本文利用CDM与WDM的N体模拟比较高红移晕坍缩时间，发现坍缩延迟与后代晕质量反相关，JWST在无助于透镜观测时难以区分两种宇宙学。
2023-06-01 astro-ph.CO
Subhaloes in Self-Interacting Galactic Dark Matter Haloes
我们提出了N体模拟的一类新的自相互作用的暗物质模型，不违反任何天体物理的约束，由于非幂律的速度依赖的转移截面，这是出于Yukawa新的规范玻色子相互作用。具体来说，我们专注于形成银河系般的暗物质晕从水瓶座项目，并重新模拟它的一对夫妇的代表性情况下，在允许的参数空间的这个新模型。我们发现，在这些情况下，主晕只发展出一个小核心（~1 kpc），随后的密度分布与该半径之外的标准冷暗物质场景相同。无论是subhalo质量函数，也不是subhaloes的径向数密度在这些模型中被改变，但有一个显着的变化，在形成一个大密度的核心，导致subhaloes的内部密度结构。因此，最大的大规模subhaloes的内圆速度剖面显着不同的冷暗物质的预测，我们证明，他们是兼容的观测数据的最明亮的银河系dSphs在这样一个速度依赖的自我相互作用的暗物质的情况。具体来说，与冷暗物质的情况相反，没有比从银河系dSphs的运动学推断的更集中的暗晕。我们的结论是，这些模型提供了一个有趣的替代冷暗物质模型，可以减少最近报道的最明亮的银河系卫星和冷暗物质模拟中发现的密集subhaloes之间的紧张局势。
2012-06-26 astro-ph.CO
Dark Matter Halo Merger Histories Beyond Cold Dark Matter: I - Methods and Application to Warm Dark Matter
我们描述了一种方法来准确地计算晕质量函数，祖质量函数，合并率和合并树在非冷暗物质宇宙中使用的广义扩展Press-Schechter形式主义的自洽处理。我们的方法允许快速探索的subhalo人口的星系晕在暗物质模型与各种不同的粒子属性或宇宙滚动，截断，或更复杂的功率谱。我们做了详细的比较，解析推导的质量函数和合并的历史与最近的温暖暗物质宇宙学N体模拟，并找到很好的协议。我们表明，一旦吸积的平滑分布的物质占，粗粒度的统计数据，如质量吸积历史的晕可以几乎无法区分冷，暖暗物质的情况下。然而，晕质量函数和祖质量函数显着不同，与温暖的暗物质的情况下，被强烈抑制以下的自由流动尺度的暗物质。我们证明了使用正确的解决方案的漂移集障碍首次穿越分布在温暖的暗物质的重要性-如果一个平坦的障碍的解决方案，而不是使用的截断晕质量函数慢得多，导致高估的低质量晕的数量。
2012-10-07 astro-ph.CO
On the coldness of the local Hubble flow: the role of baryons
我们的目的是研究重子的存在是否会对已被证明是“冷”的局部哈勃流的性质产生任何重大影响。我们在标准LCDM宇宙学中使用两个宇宙学变焦模拟，在相同的初始条件下，研究了在~7 Mpc/h的球体内局部类群系统的形成。第一个是一个纯暗物质模拟（runDM），而一个完整的治疗重子的物理介绍在第二个（runB）。我们发现，在runB中识别的星系和它们相应的暗物质晕在runDM中有非常相似的空间分布和大尺度上的动力学性质。然后，当分析两次模拟中的速度场和与纯哈勃流的偏差时，即当计算运行DM中星系的特有速度σ*（R）及其相应的暗物质晕的速度的色散时，我们发现距离R=1到8 Mpc没有特别的差异。结果表明，当暗物质晕的最大圆周速度Vc为$\ge$ 30 km/s时，对应于runB中的一群暗物质晕，可以从纯暗物质模拟中估算出“真实”的σ*（R）值，平均误差为3 km/s。通过研究哈勃流在距离R~0.7到3 Mpc处的性质，我们还发现，使用适用于LCDM的球形下落模型，对零速度表面R 0半径处封闭的总质量的估计至少会被低估50%。
2010-06-14 astro-ph.CO
Globular clusters vs dark matter haloes in strong lensing observations
爱因斯坦环或巨弧的图像中的微小扭曲提供了探测质量低于$10^9$ M $_{\odot}$的暗物质晕或亚晕的令人兴奋的前景，其中大多数都太小，无法形成可见的星系。在宇宙演化的冷暗物质模型中，预计存在大量这样的晕;相反，其他模型，如暖暗物质，预测没有晕低于这个数量级，这取决于暖暗物质粒子的性质。因此，试图探测这些小扰动可以区分不同种类的暗物质粒子，甚至完全排除冷暗物质模型。透镜星系中的球状星团也会引起图像的扭曲，原则上，这可能会污染测试。本文研究了室女星系团中六个早型星系中球状星团的总体分布。我们发现质量为$\sim10^6$ M $_{\odot}$的球状星团的数密度与暗物质扰动物（包括透镜中的次晕和沿视线的晕）的数密度相当。我们发现，在球状星团和暗物质晕的质量集中程度非常不同，导致不同的透镜畸变。这些可以用毫角秒分辨率的成像来检测，这种成像可以区分球状星团和暗物质晕信号。
2017-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Multi-stream radial structure of cold dark matter haloes from particle trajectories: deep inside splashback radius
该研究通过宇宙学 $N$ 体模拟追踪暗物质粒子轨迹，按远心点经过次数揭示 splashback 半径内 CDM 晕的稳定双幂律多流径向结构。
2023-12-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Non-Halo Structures and their Effects on Gravitational Lensing
四倍透镜类星体影像的通量比异常已被用来限制暗物质的性质。假设这些透镜扰动是由暗物质晕引起的，目前有可能将假设的暖暗物质（WDM）粒子的质量限制为$m_χ> 5.2$ keV。然而，扰动只由DM晕引起的假设可能是不正确的，因为其他结构，如细丝和煎饼，存在并构成宇宙中质量的重要部分，范围在5 $\%$ - 50 $\%$之间，取决于暗物质模型。使用新的无碎片模拟1和3 keV WDM宇宙学，我们研究这些“非晕”的结构，并估计其对通量比观测的影响。我们发现，这些结构显示尖锐的密度梯度与短的相关长度，并可以贡献更多的透镜信号比所有的haloes半模质量相结合，从而减少WDM模型之间的差异。我们估计，非晕结构可以是视线通量比异常的主要原因，在非常温暖的，但已经排除，$m_x \sim 1 \rm{keV}$的情况。对于较冷的情况下$m_x \gtrsim 3 \rm{keV}$，我们估计，非晕可以贡献约$5 - 10\%$的总通量比信号。
2022-02-10 astro-ph.CO
Warm dark matter does not do better than cold dark matter in solving small-scale inconsistencies
在过去的十年中，热暗物质（WDM）已被反复提出作为替代方案的标准冷暗物质（CDM）之一，可能解决CDM模型和小尺度观测之间的几个分歧。在这里，我们重新考虑最重要的CDM小规模的差异，在最近的观测WDM的限制。因此，我们发现，一个传统的热（或热类）WDM宇宙学的粒子质量与莱曼- $α$协议是几乎无法区分的CDM在相关的尺度上，因此未能减轻任何小尺度的问题。这种失败的原因是传统WDM的功率谱下降得太快。为了保持WDM作为一个显着不同的替代CDM，更先进的生产机制，导致多个暗物质组件或逐渐减少的小规模功率谱必须考虑。
2014-12-08 astro-ph.CO
Cosmological Signatures of Dark Sector Physics: The Evolution of Haloes and Spin Alignment
目前标准的宇宙学范式缺乏对暗区物理学的详细描述，即主导宇宙演化的暗物质和能量。本文通过对宇宙结构形成的数值模拟，讨论了暖暗物质、精粹和耦合暗物质-能量模型与\lcdm{}的区别因素。关键的晕统计-晕自旋/速度之间的大尺度结构和相邻的晕，晕形成时间和迁移对齐-进行了比较宇宙学的红移范围内0 $\leq$ $z$ $\leq$ 2.98。我们发现，在所有宇宙学中，对于一系列红移，晕运动和自旋与大尺度结构和邻近晕的排列是相似的。搜索扩展到低密度区域，避免晕自旋的非线性干扰，但非常相似的宇宙学之间的排列趋势，这是很难表征和使用作为宇宙学的探针。我们发现，在精华宇宙学中的晕形成早于它们的\lcdm{}对应物。将这一点与这样的晕起源于高密度区域的事实联系起来，这样的发现可以提供线索，将精髓宇宙学的因素与标准模型区分开来。虽然一般来说，晕统计并不是对暗区物理的准确探测。
2019-12-23 astro-ph.CO
Local Group star formation in warm and self-interacting dark matter cosmologies
暗物质的性质可以影响暗物质晕的坍缩时间，因此可以在诸如矮星系的恒星星族年龄和恒星形成历史等可观测数据中留下印记。本文利用EAGLE星系形成程序对冷暗物质（CDM）、无菌中微子暖暗物质（WDM）和自相互作用暗物质（SIDM）模型中的局域群模拟（LG）体积进行了高分辨率的流体动力学模拟，研究了星系形成时间随暗物质模型的变化。我们能够在不同的模拟中识别相同的晕，因为它们具有相同的初始密度场相位。我们发现星系的恒星质量系统地依赖于分辨率，并且在给定的暗物质质量的晕中可以相差多达两倍。SIDM中恒星星族的演化与CDM基本相同，但在WDM中，早期恒星形成被抑制。与CDM模型相比，WDM模型中LG晕通过原子冷却开始形成恒星的时间延迟了$\sim$ 2亿年。为了利用这些观测数据来区分不同的暗物质模型，有必要测量古老星族的恒星年龄，精确度要超过1亿年，并通过再电离的红移--以及潜在的其他重子过程--来解决简并问题。
2020-09-25 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Warm and Cold Dark Matter in Bouncing Universe
由于摆脱了初始奇点，弹跳宇宙学成为暴胀的一个有希望的替代方案。然而，在后反弹阶段的熵产生仍然不清楚。在这项工作中，我们使用一个新推出的DM候选人（EQFIDM），它可以直接冻结在热平衡反弹后不久，跟踪剩余弹跳场（RBF）的熵产生衰减过程。具体来说，我们提出了一个模型独立的形式主义，以获得所有九种可能类型的熵产生衰变的RBF在一个通用的弹跳宇宙，并表明，由于在不同类型的熵生产，这个新的候选人的粒子质量可以从sub-keV规模到super-TeV规模。利用Lyman- $α$森林模型对线性物质谱的观测，我们发现，虽然有四种类型被排除在外，但其余五种类型（它们表明具有有效熵产生的冷暖EQFIDM候选者）与当前观测相适应。然后，我们说明了如何RBF的性质可以约束当前的观察和EQFIDM缓解小规模危机的潜力。
2020-08-24 astro-ph.CO
NIHAO -- XXV. Convergence in the cusp-core transformation of cold dark matter haloes at high star formation thresholds
我们利用NIHAO计划的宇宙学流体动力学星系形成模拟来研究冷暗物质（CDM）晕对重子过程的响应。以前的工作表明，晕响应主要是星系恒星质量和总维里质量之间的比率，以及气体有资格形成恒星的密度阈值$n [{\rm cm}^{-3}]$的函数。在低$n$的所有模拟在文献中同意矮星系晕是尖的，但在高$n\ge 100$没有达成共识。我们跟踪在矮星系与$n\ge 100$在以前的一些模拟不足的空间分辨率的光环收缩。提供所采用的恒星形成阈值是适当的模拟的分辨率，我们表明，晕响应是显着稳定的$n\ge 5$，最高的恒星形成阈值，我们测试，$n=500$。这个自由参数可以用观测到的年轻恒星的聚集来校准。模拟低阈值$n\le 1$预测集群是太弱，而模拟高恒星形成阈值$n\ge 5$，是与观察到的集群一致。最后，我们测试的CDM预测对附近的矮星系的圆速度。低阈值预测速度太高，而使用$n\sim 10$的模拟提供了与观测结果的良好匹配。因此，我们的结论是CDM模型提供了一个很好的描述星系的结构kpc尺度上的重子的影响被适当地捕获。
2020-11-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
The size evolution of galaxy discs formed within Lambda Cold Dark Matter haloes
通过星系演化模型，我们探索的直接后果的LCDM宇宙演化的星系盘的大小演化，有意避免中间（不确定的）天体物理过程的介绍。基于旋转曲线的形状和简单性准则的指导下，我们采用平均星系质量重子分数为0.03。为了研究一般行为，只分析具有平均初始条件的模型。恒星和B波段的有效半径，R* 和RB，个别星系的增长显着与时间（由内而外盘形成）的法律，是弱依赖于质量，M*，或光度，LB。然而，在固定M* 时，R* 随z的变化是缓慢的;对于z<2.5，R*（M*=const）~（1+z）^-0.4。另一方面，在固定LB下，RB随z的变化很强，类似于单个模型的RB递减规律;当z<0.75时，RB（LB=const）~（1+z）^-0.85，当z> 0.75时，RB（LB =const）~（1+z）^-1.1。我们还发现，在z=0时，R* ~ M*^0.38，RB ~ LB ^0.40，这些关系的斜率在z ~ 3时几乎保持不变。我们的预测是在合理的协议与观测推论的典型半径变化与z的晚型星系更明亮（质量）比高值所施加的选择效应。该模型似乎也是一致的，在大的散射，RB和LB值从非完整的样本的子L * 晚型星系与可用的休息帧光度信息在不同的Z的。LCDM晕的性质和演化似乎是星系盘大小演化的主要驱动力。然而，模型揭示了一个潜在的困难，在解释所观察到的陡峭的RB-LB的关系相对于R*-M* 的一个，一个效果有关的良好…
2009-04-22 astro-ph.CO
Universal subhalo accretion in cold and warm dark matter cosmologies
通过观测暗晕的角入射模式，可以研究大尺度结构对主晕的影响。特别是，由于温暖和寒冷的暗物质宇宙学预测不同的丰度和内部性质的晕在质量函数的低质量端，这是有趣的，以检查是否有差异，这些低质量的晕是如何吸积。吸积事件被定义为晕成为子结构的时刻，即当它穿过其宿主的维里半径时。我们量化的剪切张量的宇宙网络在每个点和检查，相对于其本征向量，这样的吸积事件发生在冷（$Λ$ CDM）和温暖（1千电子伏无菌中微子WDM）暗物质宇宙模型。我们发现，CDM和WDM的subhalos优先吸积沿主轴的剪切张量对应的最弱的崩溃方向。光束强度受宿主和次晕质量以及吸积事件发生时的红移调制。尽管在高红移处，最大质量的主晕和次晕最强，但我们发现优先下降总是与最弱坍缩的轴对齐，因此我们说它具有普适性。我们比较了在WDM宇宙学中的光束强度与在$Λ$ CDM场景中发现的光束强度。虽然主要的发现保持不变，但在所有红移中，WDM模型中最大质量宿主晕的吸积似乎比$Λ$ CDM宇宙学中的吸积更多。
2017-09-04 astro-ph.CO
Cold versus Warm Dark Matter simulations of a galaxy group
冷（CDM）和暖（WDM）的暗物质之间的差异，在一组星系的形成检查通过运行两个相同的模拟，在WDM的情况下，初始功率谱已被改变，模仿1 keV的暗物质粒子。CDM的初始条件被限制为在z = 0时再现正确的局部环境，在该环境中可能形成“本星系群”（LG）。两个模拟之间的两个显着的差异被发现。虽然在CDM的情况下，一组星系，类似于真正的LG形式，WDM运行未能再现一个可行的LG，而是形成一个弥漫的集团，这仍然是在z = 0扩展。这是令人惊讶的，因为由于在其功率谱中抑制了小尺度功率，WDM被天真地认为只会影响小晕的坍缩，而不一定会影响星系群尺度上的动力学。此外，晕心中重子的浓度在CDM中比在WDM中大，并且盘的性质不同。
2013-05-23 astro-ph.CO
Warm Dark Matter meets Cold Dark Matter Isocurvature
本文提出蓝倾斜冷暗物质等曲率扰动可放宽暖暗物质质量下限至600 eV，并通过N体模拟评估其对小尺度结构的影响。
2025-08-05 astro-ph.CO
Cold or Warm? Constraining Dark Matter with Primeval Galaxies and Cosmic Reionization after Planck
暗物质构成了宇宙中绝大多数的物质，但它的微观本质仍然是一个有趣的谜，对粒子物理学，天体物理学和宇宙学有着深远的影响。在这里，我们揭示了长期存在的问题，无论是暗物质是温暖或寒冷的结合测量星系光度函数的高红移z~10从哈勃太空望远镜与最近的宇宙学数据的再电离历史的宇宙从普朗克任务。我们推导出强大的和严格的边界上的温暖的暗物质粒子的质量，发现目前的数据需要它在2和3千电子伏之间的狭窄范围。此外，我们表明，不超过3千电子伏的质量也同时表明与银河系大小的星系中的卫星的本地数量的天体物理约束，虽然它是在边缘的莱曼α森林的分析紧张。对于质量超过3 keV的暖暗物质和冷暗物质，为了满足普朗克对光学深度的约束，并且不遇到卫星问题，需要调用天体物理过程，抑制质量M_H<几个10^8 M_sun的晕中的星系形成，对应于极限UV星等M_UV~-11。无论如何，我们预测了星系光度函数在M_UV~-12的z~8附近的下降，并强调其详细的形状对粒子物理和小晕中星系形成的天体物理都是非常有用的。这些期望将通过哈勃前沿场和詹姆斯韦伯太空望远镜的出现进行测试，这将使探测星系光度函数的非常微弱的一端达到z~8-10。
2015-08-10 astro-ph.CO
Simulating the complexity of the dark matter sheet II: halo and subhalo mass functions for non-cold dark matter models
我们提出了“片+释放”的模拟，可靠地遵循暗物质结构的演变和以下的暗物质自由流的规模，在传统的N体模拟的不稳定性创造了大量的虚假人工晕。我们的模拟样本的功率谱截止函数，通过半模尺度$k_{\rm{hm}}$和斜率参数$β$参数化的大范围。这个参数空间可以代表许多非冷暗物质模型，包括热遗迹暖暗物质，不育中微子，模糊暗物质，和ETHOS模型的重要部分。结合这些模拟与额外的N体模拟，我们发现以下结果。(1)即使在消除假晕之后，强抑制区（$n_{\rm{X}}/n_{\rm{CDM}} < 5\%$）中的晕质量函数仍然不确定，因为它强烈依赖于晕的定义。在这些质量尺度上，传统的晕发现者主要识别未绑定的，高度拉长的，由潮汐场主导的，或远离维里化的超密度。(2)然而，抑制小于20倍的制度对这些不确定性是相当鲁棒的，并且可以从合适的N体模拟可靠地推断出。(3)参数化的抑制中的晕和subhalo质量函数通过规模的抑制达到$20\%$，$50\%$和$80\%$，我们提供了简单的公式，使许多非冷暗物质模型的预测。(4)在我们的片+释放模拟晕质量浓度关系同意与以前的结果的基础上N体模拟。(5)在一般情况下，我们证实了以前的N体研究的暖暗物质模型的有效性，在很大程度上消除了对人工晕的影响的担忧。
2021-10-19 astro-ph.CO
Testing the Warm Dark Matter paradigm with large-scale structures
我们探讨了LWDM宇宙学方案对宇宙中大尺度结构成团性质的影响。我们通过扩展晕轮模型来做到这一点。新的发展是，我们认为两个组成部分的质量密度：一个产生的质量在崩溃的晕，第二个从一个光滑的组成部分的未崩溃的质量。假设暗物质晕的非线性聚集可以被理解，那么从守恒的论点，可以精确地计算出平滑分量的聚集特性及其与晕的互相关。然后，我们将探讨如何晕计算，质量函数，偏置和密度分布的三个主要成分受到WDM。我们表明，相对于CDM：质量函数被抑制了~ 50%，质量~100倍的自由流动质量尺度;低质量晕的偏差可以提高到20%;晕的核心密度可以被抑制。我们还研究了残余热速度对密度分布的影响，发现这些影响仅限于尺度r<1 kpc/h，因此由于重子物理的不确定性，对暗物质测试不太重要。我们用改进的晕模型计算了非线性物质的功率谱，发现在晕模型中存在显著的小尺度功率。然而，相对于CDM情况，功率被抑制。然后，我们计算预期的信号和噪声，我们的一组LWDM模型将为未来的弱透镜任务。我们表明，该模型原则上应该是可分离的高显着性。最后，使用Fisher矩阵形式主义，我们预测WDM粒子质量的限制，为未来的全天空弱透镜任务，如欧几里得或LSST。与普朗克先验和使用多极l<5000，我们发现，2.6千电子伏的下限应该很容易实现。
2011-08-08 astro-ph.CO hep-ph
A deeper look into the structure of ΛCDM haloes: correlations between halo parameters from Einasto fits
我们使用高分辨率的暗物质宇宙学模拟来研究Lambda冷暗物质（$Λ$ CDM）晕随宇宙时间的结构特性。在我们的研究中，晕的质量范围从$\sim 10^{10}$到$\sim 10^{12} \mathrm{M}_\odot$，并与$10^5$到$10^7$颗粒相分离。我们用三参数Einasto函数拟合了DM晕的球平均密度剖面。对于我们的样本晕，Einasto形状参数，$α$，是不相关的浓度，$c$，在固定的晕质量，并在所有的红移。以前的反相关性报告追溯到拟合退化，由于我们的空间分辨率较高，我们的拟合对退化不太敏感。然而，对于单个晕，$α$和$c$的演化是反相关的：在红移处，$z=7$、$α\simeq 0.4$和随时间减小，而$c\simeq 3$和随时间增大。结构的演化主要是由于在较大半径处的质量吸积。我们认为，$α$跟踪的进化状态的晕，动态年轻的晕具有高$α$（接近顶帽：$α^{-1}=0$），和动态放松的晕具有低$α$（接近等温：$α=0$）。这种进化的依赖性调和的PDMATHAMR与峰高，PDMATHAMY，与依赖性的初始密度波动的功率谱的斜率由以前的研究发现的增加。
2018-11-12 astro-ph.CO
The warm-hot circumgalactic medium around EAGLE-simulation galaxies and its detection prospects with X-ray line emission
利用EAGLE模拟方法，对大晕质量范围（$\mathrm{M}_{\mathrm{200c}} = 10^{11.5}$ - $10^{14.5}\,\mathrm{M}_{\odot}$）内星系环星系介质（CGM）的X射线金属线辐射的可探测性进行了估算.使用XRISM Resolve仪器，应可检测到来自$\mathrm{M}_{\mathrm{200c}} \gtrsim 10^{13}\,\mathrm{M}_{\odot}$晕圈的少量亮（K-$α$或Fe L-壳层）线。使用Athena X-IFU或Lynx主阵列，可检测到来自$\mathrm{M}_{\mathrm{200c}} \gtrsim10^{12.5}\,\mathrm{M}_{\odot}$晕内CGM的发射谱线（尤其是来自O VIII和O VII的发射谱线），并且可检测到维里半径外的组内和簇内气体。利用Lynx超高分辨率阵列，可以访问$\mathrm{L}_{*}$星系的晕的内部CGM。这些估计值确实假设了长暴露时间（$\sim 1 \,$ Ms）和大空间箱（$\sim1$ - $10\,\mathrm{arcmin}^{2}$）。这种发射主要是由碰撞电离（CI）气体，并往往来自晕中心。发射偏向于接近CI气体的最大发射率温度（$\mathrm{T}_\mathrm{peak}$）的温度以及高密度和金属丰度。然而，…
2022-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
The phase space density of fermionic dark matter haloes
我们通过数值实验研究了费米子暗物质粒子的初始热速度对它们所聚集的暗物质晕的物理分布和相空间密度分布的影响，发现粒子的初始热速度在两种分布中都诱导出中心核，这可以在相空间密度理论的框架下得到理解.我们发现模拟的晕的最大粗粒度相空间密度（在6维相空间中使用EnBid程序计算）非常接近理论上的细粒度上界，而伪相空间密度Q ~ ρ/σ^3高估了最大相空间密度达一个数量级。在模拟晕的内部区域的密度很好地描述了一个“伪等温”的核心配置文件。我们已经开发了一个简单的模型，该模型的基础上，观察到的星系的表面亮度分布和中心速度色散，准确地预测其中心相空间密度。应用这个模型的矮球状卫星的银河系产生的值接近0.5千电子伏的质量的一个假设的热暖暗物质粒子，假设卫星晕的核心产生的温暖的暗物质自由流。如此小的值与莱曼-α森林观测设定的1.2 keV下限相冲突。因此，如果银河系的矮球状卫星有核心，这些核心很可能是由于与形成中的星系相关的重子过程，也许是纳瓦罗，埃克和弗伦克提出的那种，并在最近的冷暗物质模型中模拟星系形成。
2013-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cold and Warm Gas Outflows in Radio AGN
对活动星系核中心区域气体的条件和运动学的研究提供了与核活动有关的反馈效应的重要信息。量化这些影响是限制星系演化模型的关键。在这里，我们提出了一个简短的总结，我们最近的努力，研究的发生和影响的气体外流的射电响亮AGN，在其演变的第一阶段。在这些年轻的射电源中，大多数都发现了活动星系核引起的外流的明确证据。流出检测（温暖）电离以及（冷）原子中性气体，它们很可能是驱动（至少在大多数情况下）之间的相互作用，扩大射流和介质。冷气体（HI）的质量流出率似乎系统地高于电离气体。前者可达约50兆太阳/年，与ULIRG中“温和”的恒星爆发驱动的超级风范围相同，而后者目前估计每年只有几个太阳质量。然而，与这些气体外流相关的动能只是该星系爱丁顿光度的一个相对较小的部分（几× 10^-4）。因此，它们似乎不符合星系演化反馈模型的要求。
2010-01-14 astro-ph.CO
JWST high-z galaxy constraints on warm and cold dark matter models
本研究通过对比JWST高红移星系观测与流体动力学模拟，发现现有数据与冷暗物质及mWDM > 2 keV的温暗物质模型均不矛盾，并指出星系光度函数、小尺度相关函数等是区分暗物质模型的有力工具。
2023-02-21 astro-ph.CO hep-th
Cold dark matter subhaloes at arbitrarily low masses
冷暗物质（CDM）宇宙学模型的一个定义性预测是存在一个非常大的低质量晕群，低至行星大小的质量。然而，当它们被吸积到更大数量级的晕上时，它们的命运仍然是根本不确定的。一些数值探索发现，subhaloes是非常有弹性的潮汐，但分辨率的限制，很难探索潮汐演变在任意低的质量。严重剥离的浅晕的结构特性是什么？潮汐效应是否会破坏低质量CDM亚晕？在这里，我们专注于宇宙动力的subhaloes轨道CDM主机，并表明，subhaloes的任何初始质量可以剥离到任意小的质量分数。我们表明，以前的数值结果可以复制一个简单的模型，描述潮汐演变为一个渐进的“剥离”的能量空间和随后的re-virialization。在所有质量下，潮汐加热都可以有效地被忽略，因为它的重要性i）对于吸积时质量减小的次晕不会增加，并且ii）随着剥离的进行，它会减少。这使我们能够预测分析的结构特性的subhaloes与任何初始质量和任意程度的质量损失。假设CDM晕有中心发散的密度分布和近似各向同性的相空间分布，我们的研究结果证明，非常低的质量的subhaloes是一个强大的预测的CDM模型：作为晕，CDM subhalo人口扩展和丰富的非常低的质量。
2021-11-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Massive Milky Way Satellites in Cold and Warm Dark Matter: Dependence on Cosmology
我们调查的索赔，最大的subhaloes在高分辨率无耗散冷暗物质（CDM）模拟银河系的动态不一致的观测最明亮的卫星。我们发现，这种不一致性主要是由于在产生过早形成的卫星的不一致模拟中采用了较大的σ_8和n_s值，因此过于密集。我们发现观测和模拟之间的紧张关系，采用与WMAP 9一致的参数，大大减少了卫星CDM的敏感测试。我们发现通过Lactea II晕是非典型的晕在WMAP 3宇宙学中，我们归因于其形成时代比其质量的平均值的差异。我们还探讨了温暖的暗物质（WDM）宇宙学的1- 4千电子伏的热遗迹。在1千电子伏的宇宙学subhaloes有圆速度在kpc尺度~ 60%低于他们的CDM同行，但减少了只有10%，在4千电子伏的宇宙学。由于银河系卫星和莱曼-α森林数量的限制，排除了< 2-3 keV的遗迹质量，因此WDM在降低大质量卫星的密度方面作用较小。由于银河系的质量和形成时代的不确定性，需要减少与重子效应或WDM的卫星密度减轻。
2013-10-01 astro-ph.CO
Moving mesh cosmology: tracing cosmological gas accretion
我们调查的性质气体吸积到晕和星系在z=2使用宇宙流体动力学模拟运行与移动网格代码AREPO。实施蒙特卡罗示踪粒子计划，以确定吸积气体的起源和热力学历史，我们进行定量比较，否则相同的模拟运行的平滑粒子流体动力学（SPH）代码GADGET-3。对比这两种数值方法，我们发现在10^10.5太阳质量以上的晕中，吸积气体的热力学历史存在显著的物理差异。与以前的工作一致，GADGET模拟显示了一个冷分数接近团结的星系形成在大规模的晕，这意味着只有一小部分的吸积气体加热到一个可观的分数的维里温度吸积过程中。在AREPO中的相同星系显示出更低的冷分数，在10^11太阳质量以上的晕中<20%。这是由于热气体吸积率，在这个相同的晕质量，是一个数量级大于GADGET，而冷吸积率也较低。这些差异增加了更大规模的系统，我们解释这两个由于数值不准确的标准制定的SPH。我们还观察到，在晕质量约为10^11时，从冷模到热模的相对急剧的转变主导了吸积，这是将过去的气体温度与一个与维里温度无关的恒定阈值进行比较的结果。检查吸积气体的空间分布，我们发现，气体细丝在GADGET往往保持准直和流动相干到小半径，或人为的碎片，并形成大量的纯数字的“斑点”。在AREPO中，类似的气流在0.25-0.5维里半径处显示出增加的加热和破坏，并以不同于经典冷却流的方式对热气体吸积速率作出贡献。
2013-01-28 astro-ph.CO
Star forming filaments in warm dark matter models
我们对暖暗物质（WDM）宇宙学中类银河星系的形成进行了流体动力学宇宙学模拟。光滑而致密的细丝，几个共同移动的兆秒差距长，在这个模型中一般形成在z 2以上。原子线冷却允许这些灯丝中心的气体冷却到冷却功能的基础，从而产生非常引人注目的扩展莱曼极限系统（LLS）模式。因此，对LLS的关联函数的观测可能会对暗物质的性质提供有用的限制。我们认为，自屏蔽的灯丝可能会导致恒星形成的热不稳定性。我们实现了一个子网格模型，并发现，细丝，而不是晕主导恒星形成，直到z 6。再电离降低了灯丝中的气体密度，更常见的恒星形成晕在z 6以下占主导地位，虽然恒星形成的灯丝继续，直到z=2。z=0星系中有15%的恒星形成为丝状。在更高的红移，这些恒星给星系一个弦的外观，如果观察到，这可能是一个强有力的迹象表明，暗物质是温暖的。
2015-03-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
Concentration, Ellipsoidal Collapse, and the Densest Dark Matter haloes
最小的暗物质晕是冷暗物质（CDM）宇宙学中最早形成的层次结构，被认为是宇宙中CDM结构的最重要和最基本的组成部分。尽管如此，这些晕的物理特征仍然是虚幻的，因为它们仍然远远超出了目前N体模拟的分辨率（在红移为零时）。然而，它们在预期的暗物质湮灭信号的预测（和不确定性）中占主导地位，以及其他天体物理学观测值。利用总能量守恒和椭球坍缩框架，我们可以解析地求出不同维里质量$M_{200}$的晕的浓度$c$和一维速度色散$σ_{\rm 1d}$的平均值和离散度。$c$和$σ_{\rm 1d}/M_{200}^{1/3}$都与模拟探测的范围内的数值结果吻合良好--在大质量下，质量的函数缓慢下降，接近恒定值。特别是，预测的1-D的速度色散的集群质量晕是令人惊讶的强大的宇宙晕的逆热容量在$M_{200} \sim 10^{14} M_\odot$过零。然而，我们发现，目前从模拟到最小的CDM晕的外推极大地依赖于假设的配置文件（例如NFW与Einasto）和拟合函数，这就是为什么理论上的考虑，如这里提出的，可以显着约束可行的预测范围。
2016-01-04 astro-ph.CO
Towards an improved model of self-interacting dark matter haloes
本文讨论了暗物质粒子自相互作用强度与暗物质晕内部密度分布的关系。我们提出的结果$N$体模拟28晕冷暗物质和自相互作用的暗物质，具有相同的初始条件下进行的横截面范围。我们提供了一个简单的唯象描述这些结果，并与文献中通常使用的半解析模型进行比较。利用这些结果，我们然后预测如何内暗物质表面密度和核心半径应取决于所观察到的晕的自相互作用截面。
2019-01-30 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology with massive neutrinos I: towards a realistic modeling of the relation between matter, haloes and galaxies
通过使用一套大盒子大小的N体模拟，将大量的中微子作为一组额外的粒子，我们调查的影响中微子质量的空间分布的暗物质晕和星系。我们使用统计工具，如功率谱和两点关联函数计算暗物质晕的空间分布和整体物质和冷暗物质分布之间的偏差。总的来说，我们发现了一个规模依赖的大尺度上的宇宙学与大质量中微子的偏见。然而，我们的研究结果表明，规模依赖的偏见减少，如果后者是相对于冷暗物质分布计算。我们发现，一旦使用线性冷暗物质功率谱，而不是总物质功率谱，廷克拟合公式可以合理地再现大尺度上的偏差值。我们调查是否真的是来自纯粹的中微子效应或从非线性引力坍缩晕的尺度依赖的偏见。为此，我们讨论了$Ω_ν$ - $σ_8$简并，发现这种简并不是完美的，这意味着中微子的印记轻微的规模依赖于大规模的偏见。最后，利用一个简单的晕占据分布（HOD）模型，我们研究了大质量中微子对星系在暗物质晕中分布的影响。我们使用斯隆数字巡天II数据发布7中的主要星系样本来研究是否可以单独使用小尺度星系聚类来区分具有不同中微子质量的不同宇宙学模型。我们的研究结果表明，不同的选择的HOD参数可以重现观测测量相对较好，我们量化的HOD参数的值之间的差异无质量和大质量中微子宇宙学。
2013-11-04 astro-ph.CO hep-ph
A universal scaling relation incorporating the cusp-to-core transition of dark matter haloes
本研究基于暗物质晕的c-M关系推导出理论标度关系，发现矮星系和星系的观测标度关系源于此，并预测星系团中同样成立，同时提出包含尖点-核转变效应的新标度关系，为观测验证该转变过程提供了理论依据。
2024-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Inert-Sterile Neutrino: Cold or Warm Dark Matter Candidate
在通常的粒子模型中，只有质量在千电子伏范围内并且是温暖的暗物质，无菌中微子才能解释宇宙的暗物质。严格的宇宙学和天体物理学界限，特别是X射线观测所施加的界限，适用于它们。我们指出，在一个特定的变化的惰性双重模型中，不育中微子可以解释宇宙中的暗物质，可能是冷或热的暗物质候选人，即使质量远远大于keV的范围。这些惰性-惰性中微子在早期宇宙中以非热的方式产生，它们是稳定的，与标准模型粒子的耦合非常小，这使得它们在直接或间接的暗物质搜索中很难被探测到。原则上，它们可以在对撞机中通过发现模型中的其他粒子来揭示。
2009-12-22 astro-ph.CO hep-ph
Numerical convergence of hydrodynamical simulations of galaxy formation: the abundance and internal structure of galaxies and their cold dark matter haloes
我们解决的问题，在宇宙学光滑粒子流体动力学模拟使用一套运行从EAGLE项目得出的数值收敛。我们的模拟采用亚网格模型，在基准质量和力分辨率下产生逼真的星系种群，但系统地改变后者，以研究它们对星系特性的影响。我们提供了几个分析标准，帮助指导选择重力软化流体动力学模拟，并从运行，既坚持和偏离他们目前的结果。不像只有暗物质的模拟，流体动力学模拟对引力软化表现出很强的敏感性，在选择数值参数时必须小心。我们的研究结果-主要集中在恒星形成的历史，星系恒星质量函数和大小-照亮三个主要考虑。首先，由于气体粒子之间的结合能，软化施加最小分辨逃逸速度$v_ε$。采用如此小的软化长度使得$v_ε\gt 10\,{\rm km s^{-1}}$（电离$\sim 10^4\,{\rm K}$气体中的声速）遭受光加热效应的降低的光加热。第二，来自恒星或活动星系核的反馈可能会遭受数值过冷，如果引力软化长度选择低于一个临界值，$ε_{\rm eFB}$。第三，我们注意到，小软化长度加剧了恒星和暗物质粒子在晕中心的分离，往往导致反直觉的结果，星系的大小{ \em增加}作为软化减少。流体动力学运行中的暗物质晕结构对软化的反应，反映了它们的星系种群对数值参数的敏感性。
2020-05-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Warm Surprises from Cold Duets: N-Body Simulations with Two-Component Dark Matter
本研究通过双组分冷暗物质的N体模拟，发现重组分向轻组分的湮灭可使轻组分呈现温暗物质特性且无质量观测限制，模型与观测数据吻合，为地面暗物质探测提供参考。
2023-12-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Angular Momentum and Vortex Formation in Bose-Einstein-Condensed Cold Dark Matter Haloes
粒子物理学标准模型的扩展预测了非常轻的玻色子，范围从QCD轴子的10 ^{-5} eV到超轻粒子的10 ^{-33} eV，这可能是宇宙中的冷暗物质（CDM）。如果是这样，它们的相空间密度必须足够高，以形成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。BEC-CDM动力学的流体性质不同于标准的无碰撞CDM（sCDM），因此星系晕的观测可能会区分它们。sCDM在小尺度上的星系观测中存在问题，BEC-CDM可以在大范围的粒子质量m和自相互作用强度g下克服这些问题。对于半径为R、质量为M的星系尺度上的量子相干性，德布罗意波长λ_deB <~R，要求m>~m_H \cong 10 ^{-25}（R/100千秒差距）^{-1/2}（M/10 ^{1/2} M_solar）^{-1/2} eV，否则lambda_deB <<R，但自相互作用平衡重力，要求m>> m_H和g>> g_H \cong 2 x 10 ^{-64}（R/100 kpc）（M/10 ^{12} M_solar）^{-1} eV cm ^3。在这里，我们研究的角动量的影响，很大程度上被忽视。自旋参数λ \cong 0.05是由大尺度结构的潮汐扭矩，就像sCDM。由于实验室BEC如果旋转得足够快，就会产生量子涡旋，因此我们要问，这种角动量是否足以在BEC晕中形成涡旋，从而影响它们的结构，并产生潜在的可观察到的后果。最小角动量L_{QM} …
2012-02-28 astro-ph.CO astro-ph.GA cond-mat.quant-gas
Degeneracy between warm and coupled cold dark matter: A clarifying note
Wei等人[PRD 88，043510（2013）]提出了在背景膨胀和密度扰动水平增长时，暖暗物质（WDM）、修正引力和耦合冷暗物质（CDM）宇宙学之间存在宇宙学简并性，即，相应的宇宙学数据将无法区分这种情况。在这里，我们将集中在一个温暖的暗物质加上宇宙学常数（$Λ$）和耦合标量场-CDM方案之间的特定的不相容性。尽管Wei等人的陈述对于非常特定的条件是正确的，但我们对这个问题进行了更完整的讨论，并更详细地表明这些模型确实是可区分的。我们发现，简并打破耦合模型留下一个特定的签名在红移空间失真的数据，这是不存在的非耦合温暖的暗物质宇宙学。此外，我们补充我们的要求，提供的原因表明，即使在非线性水平上的这种明显的等效性也预计打破。
2016-03-12 astro-ph.CO gr-qc
The Warm DM halo mass function below the cut-off scale
暖暗物质（WDM）宇宙学是冷暗物质（CDM）宇宙学的一个可行的替代方案。不幸的是，一个准确的审查WDM预测与N体模拟已被证明是困难的，由于数值伪影。在这里，我们报告的宇宙学模拟，第一次，没有这些问题，因此，能够准确地解决WDM晕质量函数远低于截止。我们发现了一个复杂的画面，在不同的演化阶段的扰动填充晕质量函数的不同范围。在我们能分辨的最小质量尺度上，已识别的物体通常是开始坍塌的细丝中心。在中等质量尺度上，物体通常对应于已经崩溃并处于弛豫过程中的波动，而高质量端则由类似于CDM模拟中确定的晕的物体主导。然后，我们明确地表明如何形成低质量的晕被抑制，这转化为一个强大的截止晕质量函数。这不利于一些分析公式，预测晕质量函数，将延伸远低于自由流动的质量。我们主张更详细地探索在给定的宇宙学中形成的最小结构的形成，我们预见，这将促进我们对结构形成的整体理解。
2013-09-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
