Living with Neighbors. II. Statistical Analysis of Flybys and Mergers of Dark Matter Halos in Cosmological Simulations
我们提出了一个统计分析的飞越暗物质晕合并相比,使用宇宙学$N$体模拟。我们主要研究质量为$10^{10.8}-10^{13.0}h^{-1}M_{\odot}$的引力相互作用靶晕,只有当质量比为1:3 $-$:3:1且距离小于靶晕和邻晕维里半径之和时,才计算它们的邻晕。邻居被分为飞越或合并样本,如果对的总能量是大于或小于,分别考虑动态摩擦的捕获标准。主要结果如下:(a)飞越分数随晕质量的减小而增加到50倍,随大尺度密度的增加而增加到400倍,而合并分数对这两个参数没有明显的依赖性;(b)飞越部分的红移演化是双重的,在$0<z<1$处随红移增加而增加,在$z>1$处保持不变,在$z=0\sim4$处,并合分数随红移单调增加,(c)与两个或多个近邻的多重相互作用平均以飞越为主,它们的分数具有与飞越分数相似的质量和环境依赖性;(d)鉴于飞近的次数大大超过与$z=0$合并的次数(五倍)和多重相互作用是飞越占主导地位,飞越对星系演化的贡献比以往任何时候都强,特别是对于质量较小的晕和在较高密度的环境中。我们提出了一个方案,连接的演变的飞越和合并分数的层次结构的形成过程。
2019-11-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Galactic Contrail in NGC 3627 caused by Dwarf Galaxy Candidate or Massive Black Hole Flyby
本研究在NGC 3627中发现一条8千秒差距长的分子尾迹,其形态与动力学符合大质量黑洞或矮星系核以高速飞掠盘面所致,确立了星系尺度尾迹作为探测大质量暗天体的新探针。
2025-09-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Bar resilience to flybys in a cosmological framework
有人提出,与卫星星系的密切相互作用可以显着扰动主星系的形态。然而,一个已经形成的酒吧与外部环境的相互作用的动力学尚未在一个完整的宇宙学背景下详细研究。在这项工作中,分析宇宙学放大模拟Eris2k,我们研究了一个非常不均匀的质量飞越恒星盘上的稳定性的预先存在的酒吧的影响。我们的特点的酒吧的强度和长度的演变表明,由飞越所施加的扰动洗牌的恒星的轨道小于一个陀螺仪。在这段时间之后,该条显示出显著的弹性,其性质与相互作用之前的性质相当。我们的工作表明,密切不等质量的遭遇,最频繁的相互作用发生在宇宙结构的演变过程中,有(一)整体上的影响较小的全球演变的酒吧在长期内,仍然(二)的效果是破坏性的和(三)一个非常弱相互作用是足以拆除一个强大的酒吧,导致其“明显的死亡”。因此,由于无棒周期的持续时间不可忽略,一小部分被归类为非棒的观察到的螺旋星系可能倾向于形成棒。
2018-07-20 astro-ph.GA
How Mergers and Flybys Shape Azimuthal Age Patterns in Spiral Galaxies
Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University(澳大利亚国立大学天体物理与天文学研究学院);ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D)(ARC三维全天空天体物理学卓越中心);Department of Astronomy, University of Virginia(弗吉尼亚大学天文学系);Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University(杜伦大学物理系河外天文中心);Universitäts-Sternwarte München, Fakultät für Physik, LMU München(慕尼黑大学天文台,慕尼黑大学物理学院);International Centre for Radio Astronomy Research, University of Western Australia(西澳大学国际射电天文研究中心)
该研究通过模拟揭示了合并和飞过事件如何影响螺旋星系中年轻恒星的方位年龄分布,发现环境相互作用在塑造螺旋臂年龄模式中起重要作用。
2025-12-23 astro-ph.GA
Ha Velocity Fields and Galaxy Interaction in the Quartet of Galaxies NGC 7769, 7770, 7771 and 7771A
NGC 7769、7770、7771和7771 A是一个相互作用的星系系统。星系之间的密切相互作用造成了特有的形态特征:潮汐臂和酒吧,以及诱导恒星形成。在本研究中,我们在Ha线上对该系统进行了法布里-珀罗扫描干涉测量,并研究了星系的速度场。我们发现NGC 7769的自转曲线有微弱的畸变。NGC 7771的自转曲线被NGC 7769和NGC 7770的直接飞越所引起的潮汐臂强烈扭曲。NGC 7770的自转曲线由于与质量更大的NGC 7771的相互作用而明显倾斜。自转曲线和形态扰动表明,NGC 7769和NGC 7771已经度过了第一个近心阶段,但可能还没有发生第二次相遇。NGC 7769的表面亮度分布有一个特征性的突变,颜色指数分布在与NGC 7771相互作用引起的密集恒星形成半径处有一个最小值。
2016-03-16 astro-ph.GA
Formation of tidally induced bars in galactic flybys: prograde versus retrograde encounters
盘状星系中的棒可以通过与其他系统的相互作用形成,包括那些质量相当的系统。长期以来,人们已经确定,这种相互作用对星系形态的影响在很大程度上取决于轨道配置,特别是银河系盘的内在自旋相对于其轨道角动量的方向。顺行遇到修改的形态强烈,包括潮汐诱导酒吧的形成,而逆行飞掠应该有形态上的影响不大。最近的研究得出了相互矛盾的结论,其中一个使用脉冲近似,并声称在潮汐沙洲的属性中不依赖于这个角度。为了解决这一争议,我们进行了自洽的N-体模拟的双曲线遇到两个相同的银河系的星系假设不同的速度和碰撞参量,与一个星系的一个逆行轨道和其他。星系最初由指数恒星盘和NFW暗晕组成,并在3 Gyr内保持稳定。我们发现,强潮汐诱导酒吧只形成在银河系的轨道。对于较小的碰撞参量和较低的相对速度,杆更强,并且具有较低的图案速度。较强的杆件经历了长时间的屈曲失稳,这破坏了它们的垂直结构。这些遭遇也导致形成双臂螺旋,其强度与酒吧的强度成反比。我们的结论是,正确的建模的逆行和逆行的遭遇不能依赖于最简单的冲动近似。
2018-03-26 astro-ph.GA
On the maximal velocity of colliding galaxies
本研究针对回溅星系速度预测需求,基于泽尔多维奇近似构建相关理论,用以确定给定体积内回溅星系的预期最大速度,为星系碰撞及孤立星系熄灭研究提供理论支撑。
2025-02-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
A study of the evolution of bulges and disks of spiral galaxies in interacting and isolated environments
本研究通过模拟和观测数据,探讨飞掠相互作用与暗物质分布对旋涡星系核球和盘演化的影响,发现盘变短变厚、伪核球变热,并揭示旋臂驱动呼吸运动及暗物质晕形状对棒形成的作用。
2023-06-19 astro-ph.GA
Flybys, orbits, splashback: subhalos and the importance of the halo boundary
将暗物质晕分为孤立的主晕和暗物质晕,对于我们理解暗物质晕的结构形成和星系晕之间的联系至关重要。最常见的是,底晕被定义为位于球形高密度边界内,如维里半径。由此产生的主机subhalo的关系依赖于敏感的有点任意的过密度阈值,但这种依赖的影响很少量化。最近提出的回溅半径往往更大,包括更多的subhalos甚至比最大的球形过密度边界。我们系统地调查的subhalo分数的半径定义上的依赖性,并表明,它可以通过不同的球形超密度定义之间的统一因素而变化。与维里定义相比,使用回溅半径可以使subhalos的丰度增加一倍。我们还量化了飞越(或后溅)晕的丰度,这些晕在过去曾经是subhalos。我们发现,这些对象中的大多数是错误标记的卫星,自然被归类为subhalos时,我们使用的回溅半径。我们表明,subhalo分数可以理解为一个通用的功能,只有峰高和斜率的线性功率谱。我们提供了一个简单的拟合函数,捕捉我们的模拟结果,在广泛的晕质量,红移和宇宙学的20%的准确度。最后,我们证明,溅回半径显着改变我们的理解卫星和飞越星系的本地组。
2021-03-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Living with Neighbors. III. Scrutinizing the Spin$-$Orbit Alignment of Interacting Dark Matter Halo Pairs
我们提出了自旋$-$轨道对准(SOA;即,晕的自旋矢量和它的邻居的轨道角动量矢量之间的角度对准)提供了银河系角动量如何发展的重要线索。特别是,我们确定维里半径明智的接触晕对质量比从1/3到3的宇宙学$N$体模拟,并将它们分为合并和飞越子样本根据其总(动能+势能)的能量。在自旋$-$轨道角分布中,我们发现了一个显著的SOA,其中$75.0\pm0.6$ %的合并邻居和$58.7\pm0.6$ %的飞越邻居在轨道上。我们的样本的整体SOA主要是由快速旋转的晕驱动的,证实了良好对齐的相互作用使晕旋转得更快。更有趣的是,我们第一次发现了一个强大的数量过剩的近垂直,但仍然相互作用($\sim75^{\circ}$)的自旋$-$轨道角分布的合并和飞越的情况下。这种非极性相互作用在缓慢旋转的晕中占主导地位,证明了错位的相互作用会降低晕的旋转。双极相互作用的频率与晕质量有关,而双极相互作用的频率与大尺度密度有关。这立即引发了自旋翻转现象,这是有条件的质量和环境。极间的相互作用很快就会翻转一个慢旋转体的自旋,使之与它邻居的轨道角动量一致。最后,我们提出了一个场景,连接SOA的周围大尺度结构的基础上自旋翻转参数。
2020-06-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Capture of interstellar objects during stellar encounters
Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, CNRS and Université de Bordeaux(波尔多天体物理学实验室,法国国家科学研究中心和波尔多大学);Planetary Science Institute(行星科学研究所);Te Kura Matū, University of Canterbury(坎特伯雷大学数学学院)
研究恒星相遇时对星际物体的捕获,用N体和蒙特卡罗模拟,发现太阳历史上少量此类捕获,估计捕获约10⁴个类似‘奥陌陌’的物体,占奥尔特云总数10⁻⁸±¹,多数恒星有此类捕获形成的稀疏奥尔特云,大质量恒星捕获效率更高。
2026-07-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Revealing the nature of star forming blue early-type galaxies at low redshift
内容:在低红移下具有蓝色光学颜色的恒星形成早期型星系可以用来检验我们目前对星系形成和演化的理解。目的:我们希望揭示这些被动演化的红色和死亡恒星系统中恒星形成的燃料和触发机制。研究方法:我们对55个形成蓝色早期星系的恒星进行了光学和紫外研究,寻找最近相互作用的特征,这些相互作用可能将分子气体驱动到星系中并可能引发恒星形成。结果如下:我们在这里报告我们的研究结果的恒星形成的蓝色早期型星系与潮汐的痕迹,并在附近的星系,正在进行或最近的星系之间的相互作用的证据。有12个星系有着相似的红移,其中两个星系正在进行可能触发恒星形成的相互作用。两个星系显示出喷流的特征,这可能是由于伴星星系的完全潮汐破裂。相互作用的星系有很高的恒星形成率和非常蓝色的光学颜色。没有同伴的Galerkin可能在最近经历了一次小合并。结论:最近或正在进行的与富含气体的邻近星系的相互作用可能是将冷气体带到被动演化的早期星系的原因。突然的气体供应可能会引发恒星形成,最终形成一个蓝色的早期星系。正在进行潮汐相互作用的星系是蓝色的,并且正在形成恒星,这意味着即使伴星飞掠,蓝色早期型星系也可以存在,因此最终不会合并。
2015-10-07 astro-ph.GA
Spatial distribution of dark matter in and around galaxy clusters traced by galaxies, gas and intracluster stars in a simulated universe
为了了解星系、气体和团内恒星如何追踪星系团内和周围的暗物质,我们使用了IllustrisTNG宇宙流体动力学模拟,并比较了星系团中暗物质和重子组分的空间分布。为了量化集群中每个组件的密度分布的全局形态,我们将每个组件的密度轮廓拟合成椭圆,并在不同半径处导出形状参数。我们发现,暗物质的椭圆率与星系质量加权数密度的相关性较好,而与星系数密度或星系速度色散的相关性较差。因此,我们使用星系质量加权数密度图作为星系图的代表。在星系、气体和团内恒星的三种不同密度图中,暗物质的椭圆率最好由整个半径上的星系图再现。“维里化”的星系团比“非维里化”的星系团显示出更好的暗物质和其他成分之间空间分布的相关性,这表明在合并事件之后,每个成分都需要一些时间来遵循暗物质的空间分布。我们的结果表明,星系仍然是很好的示踪剂的暗物质分布,即使在非线性制度对应的尺度和周围的星系团,是一致的情况下,星系跟踪以及宇宙学大尺度的物质分布。
2022-06-22 astro-ph.GA
Reply to the claim by van Dokkum et al. for a galaxy not containing dark matter
以下是对van Dokkum及其合作者最近提出的关于存在一个不含暗物质的低表面亮度星系NGC 1052-DF 2的说法的简短评论。作者使用这一发现来拒绝牛顿动力学在低加速度状态下失败的提议(例如,MOND),并证明暗物质假设是正确的。这一点表明,这一主张是站不住脚的。
2018-05-15 astro-ph.GA
An empirical analysis of the dynamics of both individual galaxies and gravitational lensing in galaxy clusters without dark matter
星系平坦自转曲线的存在仍然令人困惑。暗物质范式很久以前就被提出来解决这个难题;然而,这个提议仍然在争论中。在本文中,我们寻找的普遍关系,只涉及重子密度,同时纳入星系动力学和引力透镜在星系团,而不需要暗物质。如果这种类型的公式存在,我们表明,它可能可以清楚地表明,暗物质要么是完美的重子物质,或者从更激进的角度来看,甚至可能是无用的。如果后一种情况是真的,那么我们就必须提高模型的可见性,比如修正的惯性(MOND)甚至修正的重力(MOG)。
2022-10-22 astro-ph.GA
Puzzling Outer-Density Profile of the Dark Matter Halo in the Andromeda Galaxy
冷暗物质(CDM)宇宙学是宇宙结构形成的标准理论,它预言了暗物质晕的外密度分布随离中心距离的立方而减小。然而,到目前为止,还没有太多的努力来检验这一假设。在仙女座星系晕(M31)中,最近观测到的大尺度恒星结构为研究暗物质晕的质量密度分布提供了一个潜在的窗口。我们利用吸积卫星星系与M31相互作用的N-体模拟研究了M31中暗物质晕的密度结构。为了再现仙女座巨南流和M31东西两侧的恒星壳层,我们找到了暗物质晕外密度分布的幂律指数$α$的充分条件.最佳拟合参数是$α=-3.7$,它比CDM预测更陡。
2014-10-04 astro-ph.GA
A comprehensive analysis using 9 dark matter halo models on the spiral galaxy NGC 4321
本文利用迄今为止科学文献中缺乏的9种不同的暗物质剖面,即伪等温剖面、Burkert剖面、NFW剖面、Moore剖面、Einasto剖面、core-modified剖面、DC 14剖面、coreNFW剖面和Lucky 13剖面,对旋涡星系NGC 4321(M100)进行了暗物质分析。本文利用VLA HI观测数据,对星系NGC 4321的恒星晕、气态晕和暗物质晕方程进行了非线性拟合,分析了星系NGC 4321的自转曲线。在9个暗物质剖面中,4个暗物质剖面(DC 14、Lucky 13、Burkert和Moore剖面)显示出衰减特征,因此被认为不适合该星系。得出的结论是,这主要是由于这些暗物质配置文件的特点,也由于不同程度的问题内的内部区域配件。对于其余五个被接受的暗物质配置文件,我们进一步进行了分析,通过使用减少卡方检验。五个公认的暗物质分布中有四个分布在0.40 <约化卡方< 1.70的范围内,除了核心修改的分布。此外,伪等温轮廓实现了最佳拟合,即减少卡方最接近1,这主要是由于其在内部区域的线性和在大半径处的平坦度。
2021-02-20 astro-ph.GA
Refracting into Ultra Diffuse Galaxy NGC 1052-DF2 by Passing near the Center of NGC 1052
最近对超漫射星系NGC 1052-DF 2的观测表明,星系可能缺乏暗物质。在星系环境中,通常暗物质比恒星物质丰富得多。这种暗物质与重子的质量比通常大于宇宙学的大约5的质量比,因为重子的很大一部分以星系际介质的形式扩散。如何实现如此低的暗物质与重子质量比是对标准星系形成机制的挑战。在这里,我们表明,如果NGC 1052-DF 2在几千秒内经历了一次到星系NGC 1052中心的单次通过,那么这样低的比率可能是一个自然的结果。NGC 1052的潮汐效应将加热NGC 1052-DF 2,将以前的矮星系显著拉伸到目前的大小。观测区域中相对缺乏暗物质是暗物质扩展分布和相遇前相应中心区域相对较少浓度的自然结果,以及相遇后松弛期间痕量质量估计方法的系统低估。超漫射星系的平面分布可以再现。我们的结果表明,不需要引入任何新的物理机制。
2019-03-06 astro-ph.GA
Wide binaries in an ultra-faint dwarf galaxy: discovery, population modeling, and a nail in the coffin of primordial black hole dark matter
本研究利用JWST/NIRCam在超暗矮星系Boötes I中发现52个宽双星候选体,通过建模得出其宽双星比例与太阳系邻域一致,并据此对原初黑洞暗物质给出新限制,同时指出宽双星难以可靠约束超暗星系的暗物质分布。
2025-10-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
The Origin of Lopsided Satellite Galaxy Distribution in Galaxy Pairs
众所周知,卫星星系并不像大多数对$Λ$ CDM模型的解释所认为的那样,在它们的宿主星系中各向同性地分布。最近在SDSS中检测到的一种各向异性(在检查本星系群和半人马座星系群中卫星的分布时可以看到)是一种所谓的“不平衡”趋势。也就是说,在成对的星系中(如仙女座星系和银河系),卫星更有可能居住在这对星系之间的区域,而不是在相对的两侧。虽然最近的研究发现,在比较$Λ$ CDM模拟中的星系对时,有类似的设置,表明这样的设置与$Λ$ CDM并不矛盾,但其起源尚未得到解释。在这里,我们首先在数值宇宙学模拟中识别星系对中的这种分布,然后追踪卫星的轨道轨迹(在$z=0$显示效果),从而研究这种不平衡设置的起源。我们报告了两个主要结果:第一,不平衡分布在过去是较强的,并减弱对$z=0$。第二,信号的减弱是由于卫星星系与这对星系的相互作用。最后,我们表明,$z=0$信号主要是由第一个办法,谁还没有经历过“飞越”的卫星。这表明观测中看到的信号也是由动态年轻的吸积事件主导的。
2019-06-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Three-point galaxy-galaxy lensing as a probe of dark matter halo shapes
提出了一种利用透镜-剪切-剪切三点关联函数测量暗物质晕椭圆率的方法。这种方法是免疫的星系晕错位的影响,可能会限制2点星系星系透镜测量晕各向异性。使用一个简单的模型投影质量分布的暗物质晕,我们构建了一个椭圆估计,总结了所有可能的三角形配置的3点函数。通过应用我们的估计从N体模拟晕,我们发现,系统误差恢复的椭圆率将在<5%的分数水平。我们估计,未来的成像调查,如LSST将有足够的统计数据来检测晕椭圆使用3点透镜。
2014-07-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
The galaxy "missing dark matter" NGC1052-DF4 is undergoing tidal disruption
缺乏暗物质的长寿星系的存在对我们理解星系如何形成提出了挑战。在这里,我们提出的证据,解释了缺乏暗物质在这样的星系之一:NGC 1052-DF 4。该系统的深层光学成像探测到了该物体与邻近星系NGC 1035相互作用引起的潮汐尾。由于恒星比暗物质更集中,潮汐剥离将在影响星系中的恒星之前移除相当大比例的暗物质。只有约7%的星系质量是在潮汐尾,这表明NGC 1052-DF 4的恒星现在才开始受到相互作用的影响,而剩余的暗物质的百分比小于1%。这自然地解释了这个星系中暗物质含量低的推断,并使这些类型的星系与我们目前的星系形成模型相一致。
2020-10-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Two mysterious universal dark matter-baryon relations in galaxies and galaxy clusters
从20世纪70年代开始,人们发现了一些暗物质和重子之间的关系,如塔利-费舍尔关系。然而,在星系中发现的许多关系与在星系团中发现的关系大不相同。在这里,我们报告了两个新的神秘的宇宙关系连接暗物质和重子在两个星系和星系团。第一个关系表明,在“维里区域”内,星系或星系团的总动力学质量$M_{500}$与其重子总质量$M_b$之间存在幂律关系:$M_{500} \propto M_b^a$,其中有$a \approx 3/4$。第二个关系式表明,在中心重子区($M_d \propto M_b$)内,星系和星系团的封闭动力学质量$M_d$几乎与重子质量成正比。两个星系和星系团中暗物质和重子之间的密切关系表明,除了引力之外,暗物质和重子之间可能存在着某种未知的相互作用。
2022-12-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Invisible Major Mergers: Why the Definition of a Galaxy Merger Ratio Matters
暗物质晕质量、星系恒星质量和星系冷气体质量之间的映射关系不是简单的线性关系,而是受到一系列广泛的星系形成过程的影响。我们实现观测归一化的暗物质晕质量,恒星质量和冷气质量之间的关系,探索这些映射,特别强调一个主要的星系合并的不同定义之间的相关性。我们总是用质量比m/M>0.3来定义一次大合并,但允许用以下三种方式来定义用来计算这个比值的质量:暗物质晕质量、星系恒星质量或星系重子质量(恒星和冷气体)。我们发现,合并比例分配给任何特定的合并事件强烈依赖于这些质量被使用,不同的质量比定义之间的映射显示出强烈的演化与晕质量和红移。例如,在小星系(M_DM <10 ^11 Msun)中,主要的暗物质合并(>0.3)通常对应于非常小的恒星合并(<1/20)。这些合并包含大量的暗物质,即使没有可观测到的明亮伴星,也会对主星系造成可观测的形态破坏。在大质量星系中,则有相反的效应,明亮的伴星系只对应于较小的暗物质合并。我们强调,在比较基于不同质量比定义的合并时必须非常小心。
2009-02-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
The galaxy population in cold and warm dark matter cosmologies
我们使用一对高分辨率的N体模拟实现两个暗物质模型,即标准的冷暗物质(CDM)宇宙演化和温暖的暗物质(WDM)的替代品,其中的暗物质粒子是一个1.5 keV的热遗迹。我们将这些模拟与GALFORM半解析星系形成模型相结合,以探讨由此产生的星系种群之间的差异。我们使用GALFORM模型的CDM和WDM的变种,导致在相同的z=0星系恒星质量函数的建设。我们发现,大多数研究的星系属性在这两个模型中具有相同的值,这表明两种暗物质方案都与当前的观测数据同样匹配。即使在低密度区域,CDM和WDM之间的结构形成差异预计是最明显的,星系的性质也只是略有不同。我们发现的局部宇宙中唯一显着的差异是在“局部星系”的星系群中,即模拟银河系类似物周围半径为1至8Mpc的区域。在这样的区域中,我们的WDM模型提供了一个更好的匹配,以观察到的本地星系数计数,是五倍以上的可能性比CDM模型预测子区域内,是空的观察到的本地虚空。因此,一个高度完整的本地体积普查和未来的调查空洞区域可以提供限制的性质暗物质。
2017-04-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Self-Interacting Dark Matter, Core Collapse and the Galaxy-Galaxy Strong Lensing Discrepancy
针对星系团中星系-星系强引力透镜观测截面与冷暗物质预测存在的数量级偏差,研究发现将暗物质子晕内密度分布调整为更陡斜率可缓解该偏差,这类陡斜率可由自相互作用暗物质核坍缩模型解释,推动了相关后续研究。
2024-12-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Three Hundred Project: Substructure in hydrodynamical and dark matter simulations of galaxy groups around clusters
只有暗物质的模拟能够产生一个$Λ$ CDM宇宙的宇宙结构,在一个更低的计算成本比更多的物理动机流体动力学模拟。然而,目前还不清楚仅用暗物质模拟来再现较小的子结构有多好。为了研究这一点,我们直接比较了流体力学和暗物质模拟中星系团和周围星系群的子结构。我们利用ThreeHundred项目,一套324个星系团的模拟,这些星系团是用流体力学模拟的,并且只在暗物质中模拟。我们发现,暗物质的模拟低估了星系群和星系团的中心相对于流体动力学模拟的数量密度,这种影响是在更密集的地区更强。我们还研究了下落星系群的相空间,以表明仅使用暗物质的模拟将这些星系群中心星系的数量密度低估了约四倍。这意味着坠落群的结构和演化可能与仅用暗物质模拟预测的不同。最后,我们讨论了这种低估的潜在原因,同时考虑到物理效应和分析中的数值差异。
2021-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Effect of dark matter halo substructures on galaxy rotation curves
利用一个简单的暗物质成团模型研究了晕子结构对星系自转曲线的影响。一个暗物质晕密度配置文件开发的基础上无标度的性质,导致在星系尺度的子结构的统计自相似分布的集群。用半解析方法导出了这种团块状暗物质密度分布的旋转曲线。结果表明,晕子结构对星系速度场有显著的影响。基于晕的分形几何,这个自洽模型预测了一个NFW样的旋转曲线和无标度的旋转速度波动的功率谱。
2010-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the cross-section of dark matter with giant radial arcs in galaxy clusters
我们比较的统计和形态的巨型弧在星系团使用N体和非辐射SPH模拟在标准的冷暗物质模型和模拟,其中暗物质有一个不可忽略的相互作用的概率(参数化的截面),即自相互作用的暗物质(SIDM)。我们使用光线追踪技术,在六个不同红移的模拟星系团周围产生统计上大量的弧。由于暗物质是更有可能相互作用的碰撞集群比在放松集群,这种相互作用的概率是最大的密集地区,我们集中我们的分析径向弧(跟踪在中心区域比切向弧的透镜潜力)在星系团经历(或正在经历)一个重大的合并。我们发现,自相互作用的暗物质产生的径向弧比标准的冷暗物质少,但它们平均更放大。我们还认识到电弧形态的差异,这些差异可用于在统计上支持一种模型与另一种模型。
2020-10-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Analysing the radio flux density profile of the M31 galaxy: a possible dark matter interpretation
最近的一些研究检查了我们银河系的伽马射线通量分布,以确定暗物质湮灭的信号。然而,结果是有争议的,没有得到证实。在本文中,我们研究了M31星系的射电通量密度剖面,并表明它可能表现出暗物质湮灭的信号。通过比较观测到的射电通量密度廓线数据与预测的射电通量密度廓线中暗物质和恒星辐射贡献的似然性,我们可以约束相关的暗物质参数。具体而言,对于通过$b\bar{b}$通道的热湮灭截面,暗物质质量的最佳拟合值为$\sim 30$ GeV,这与最近许多研究的结果一致。我们希望这种方法能成为另一种有效的方法来约束暗物质,这是补充传统的射电分析和其他间接检测。
2021-01-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
Evolution of the Galaxy - Dark Matter Connection and the Assembly of Galaxies in Dark Matter Halos
我们提出了一个新的模型来描述整个宇宙时间的星系-暗物质的连接,这不同于流行的subhalo丰度匹配技术是自洽的,因为它考虑到的事实,即(i)subhalo吸积在不同的时间,和(ii)的属性的卫星星系可能会演变后吸积。利用观测到的星系恒星质量函数、从SDSS星系群星表中得到的$z\sim 0.1$的条件恒星质量函数和$z \sim 0.1$的星系两点关联函数(2 PCF)作为恒星质量的函数,我们将星系与暗物质晕之间的关系限定在从$z \sim 4$到现在的整个宇宙历史中.这个关系,然后被用来预测不同的恒星质量组件的中位数组装历史的暗物质晕(中央星系,卫星星系,晕星)。我们还预测了高$z$星系的2 PCF随恒星质量的变化。我们的主要研究结果如下:(i)我们的模型合理地拟合了观测不确定性范围内的所有数据,表明$Λ$ CDM和谐宇宙学与各种各样的关于宇宙时间内星系人口的数据是一致的。(ii) ... [删节]
2012-03-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Effects of non-vanishing dark matter pressure in the Milky Way galaxy
我们考虑了银河系的暗物质晕具有非零状态方程的可能性。因此,我们评估的贡献,由于声速,假设星系的暗物质内容的行为就像一个流体的压力。特别是,我们通过指数球配置文件在银河系的核心和内部的星系,而我们比较的指数球与三个广泛使用的配置文件的晕,即Einasto,Burkert和等温配置文件的暗物质分布模型。对于银河系核心,我们还将没有黑洞的暗物质分布的影响与真空中的超大质量黑洞的情况进行了比较,并表明目前的观测无法区分它们。最后,我们研究了由于核心中存在暗物质而产生的引力透镜效应所提供的预期实验特征。
2021-06-30 astro-ph.GA gr-qc
Constraining annihilating dark matter mass by the radio continuum spectral data of NGC4214 galaxy
最近的伽马射线和射电观测为湮灭暗物质提供了严格的限制。目前的$2σ$下限的暗物质质量可以限制到$\sim 100$ GeV的热遗迹湮灭截面。本文利用邻近星系NGC4214的射电连续谱数据,区分了热贡献、暗物质湮灭贡献和宇宙线贡献。我们可以得到更严格的暗物质质量和湮灭截面的约束。对$e^+e^-$、$μ^+μ^-$、$τ^+τ^-$、$W^+W^-$和$b\bar{b}$通道,得到热遗迹湮灭暗物质质量的$5σ$下限分别为300 GeV、220 GeV、220 GeV、500 GeV和600 GeV。这些限制挑战了我们银河系中伽马射线、正电子和反质子过剩的暗物质解释。
2020-09-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Ruling out $\sim 100-300$ GeV thermal relic annihilating dark matter by radio observation of the Andromeda galaxy
在过去的几年里,一些研究声称,湮灭质量为$\sim 10-100$ GeV的暗物质可以解释银河系中GeV的伽马射线过剩。然而,最近的费米-LAT和射电观测数据的分析排除了热遗迹湮灭暗物质的质量$m \le 100$ GeV的一些流行的湮灭通道的可能性。利用仙女座星系新观测到的射电数据,我们排除了$\sim 100-300$ GeV热遗迹湮灭暗物质的存在。湮灭暗物质质量的下限提高到大于330 GeV的最保守的情况下,这是几倍大于目前的最佳约束。此外,这些限制强烈不利于通过热冻结机制产生的弱相互作用大质量粒子(WIMP)的基准模型。
2019-01-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Testing Galaxy Formation and Dark Matter with Low Surface Brightness Galaxies
星系是宇宙的基本结构元素;星系形成理论试图解释这些结构是如何形成的。我追溯了星系形成的一些基本思想,强调了非重子冷暗物质的必要性。早期理论的许多元素在与低表面亮度星系的观测接触时无法幸存下来,导致需要像反馈这样的辅助假设。失败的原因往往可以追溯到暗物质的替代物--修正牛顿动力学(MOND)令人惊讶的预测成功。虽然暗物质模型在适应观测方面是灵活的,但它们不提供MOND的预测能力。如果宇宙是由冷的暗物质组成的,为什么MOND的预测是正确的?
2021-03-08 astro-ph.GA physics.hist-ph
A disk and no signatures of tidal distortion in the galaxy "lacking" dark matter NGC 1052-DF2
使用超深成像($μ_g = 30.4$等/角秒$^2$ ; 3 $σ$,10“x10”),我们探测了第一个“缺乏”暗物质的星系KKS 2000 [04](NGC 1052-DF 2)的周围环境。这个星系中潮汐剥离的迹象可以解释它声称的低含量暗物质。然而,我们没有发现潮汐尾的证据。事实上,该星系在径向距离为80角秒时保持不受干扰。这个径向距离是以前对该星系恒星分布的空间探索的三倍。此外,它的球状星团(GCs)的分布并没有相对于星系的体积而扩展(包含一半GCs的半径为21弧秒)。我们还发现该星系在g和r波段的表面亮度径向轮廓从35到80弧秒呈指数下降。这一点,再加上星系外部恒定的椭圆率和位置角,强烈暗示着低倾角盘的存在。这与在该天体上发现的旋转证据是一致的。这一发现意味着这个星系的动力学质量比以前报道的高2倍,使这个星系的暗物质含量与类似恒星质量的星系一致。
2021-06-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
The shape of galaxy dark matter halos in massive galaxy clusters: Insights from strong gravitational lensing
我们评估有多少未使用的强透镜信息是可用于深\emph{Hubble Space Telescope}成像和VLT/MUSE光谱的\emph{Frontier Field}集群。作为初步研究,我们分析了星系团MACS\,J 0416.1 -2403($z$ $=$ $0.397$,$M(R<200\,{\rm kpc})$ $=$ $1.6$ $\times$ $10^{14}\msun$),它有141个光谱红移的多重图像。我们发现,在一个集群质量模型中的许多额外的参数可以被约束,即使是少量的额外自由的模型可以显着提高其品质因数。我们利用这些信息来约束星系团成员星系周围的暗物质的分布,同时也约束星系团的大尺度质量分布。我们发现了一些初步的证据,表明一些星系的暗物质与它们的恒星有着惊人的相似的椭圆率(不像在野外,它更像是球形的),但是它的方向经常是不一致的。当考虑非重合的暗物质和重子晕时,模型的精度提高了35%.这项技术可能提供一种新的方法来研究星系落入大质量星系团时暗物质从星系中剥离的过程和时间尺度。通过分析剩余的五个\emph{Frontier Field}集群,我们的初步结论将更加可靠。
2018-04-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Clustering of Compact Galaxy Pairs in Dark Matter Haloes
我们用晕占据分布(HOD)模型分析了光度选择星系对的聚类。我们测量了三个体积有限的样本中星系和星系对的角两点自关联函数$ω(θ)$,并建立了一个HOD模型来模拟它们的聚类。我们的结果成功地拟合这些HOD模型,我们看到分离的“1-halo”和“2-halo”的集群条款的单个星系和星系对。我们的聚类测量和HOD模型拟合的单星系样本与以前的结果是一致的。我们发现星系对通常比单个星系有更大的聚类幅度,并且在HOD拟合过程中计算的量,例如,星系对的有效晕质量$M_{eff}$和线性偏差$b_{g}$也较大。我们发现星系对的中心分数明显高于单个星系,这证实了星系对是在更大质量的暗物质晕中心形成的。我们还模拟了星系对关联函数对红移、星系类型和光度的聚类依赖性。我们发现早早对(明亮的星系对)集群更强烈的晚对(昏暗的星系对),和集群不依赖于两个星系之间的光度对比的紧凑组。
2014-07-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Self-Interacting Dark Matter and Small-Scale Gravitational Lenses in Galaxy Clusters
最近,Meneghetti等人报道了在星系团中存在过多的小尺度引力透镜。我们研究了它的含义自相互作用暗物质(SIDM),与标准的冷暗物质(CDM)相比。我们设计控制N体模拟,将观测约束。早型星系在星系团亚结构中的存在可以加深引力势,减少潮汐质量损失。这两种情况都需要一个相对较高的重子浓度的子结构,以适应透镜测量,和他们的切向焦散是相似的。SIDM子结构可以经历重力热坍缩,并产生比CDM对应物更陡峭的密度分布,导致更大的径向星系-星系强透镜截面,尽管这种效应很难观察到。我们的结果表明SIDM可以对星系团中的小尺度透镜和矮星系中的恒星运动提供统一的解释。
2022-02-23 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Secular evolution of galaxies and galaxy clusters in decaying dark matter cosmology
如果宇宙中的暗物质扇区是由亚稳粒子组成的,那么星系和星系团将经历从高红移到低红移的重大长期演化。我们表明,衰变的暗物质,与宇宙学的约束兼容的寿命,可以在观察到的圆盘星系的塔利-费舍尔关系的演变的起源,并减轻椭圆星系的大小演变的问题,同时符合目前的观测约束的气体部分的星系团。
2009-09-28 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Sommerfeld enhancement of invisible dark matter annihilation in galaxies and galaxy clusters
最近的观测表明,许多星系中都存在类似核心的暗物质结构,而数值模拟揭示了中心奇异的暗物质密度分布。在这篇文章中,我表明,如果暗物质粒子的湮灭产生不可见的不育中微子,索末菲增强的湮灭截面可以给出一个足够大的湮灭率来解决核心尖点问题。由此产生的核心密度,核心半径,和它们的比例关系一般同意最近的经验拟合观测。此外,该模型预测,由此产生的核心结构,在矮星系可以很容易地观察到,但不是大的正常星系和星系团。
2016-04-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Can Planck constrain indirect detection of dark matter in our galaxy?
我们调查的同步辐射(强度和形态)与一般的暗物质粒子和预测普朗克实验使用费米数据和天体物理源的模型。我们的结果表明,暗物质的形态加上天体物理源同步辐射是频率依赖的。我们表明,LFI和HFI数据之间的彻底比较可以提供一个新的工具,约束的暗物质粒子质量。
2011-05-24 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
The science of the cycle of matter in our Galaxy with the SKA
University of Geneva(日内瓦大学);Peking University(北京大学)
该研究利用平方公里阵列,通过多方面方法探索银河系物质循环,其独特观测能力将革新银河系天体物理学,助力以银河系为模型理解星系中物质循环过程。
2026-07-21 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
The Dark Matter at the End of the Galaxy
基于Lambda-CDM宇宙学的暗物质密度分布激发了一个具有比麦克斯韦-玻尔兹曼分布或提出的变体更少的高速粒子的反粒子速度分布函数。分布的高速尾部由暗物质晕的外斜率决定,即银河系暗物质密度的大半径行为。对星系晕的N体模拟再现了这种星系晕的高速行为。对于阈值散射速度在逃逸速度的30%以内的模型,直接检测率的预测受到显著影响。
2010-10-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Fitting a Self-Interacting Dark Matter Model to Data Ranging From Satellite Galaxies to Galaxy Clusters
我们提出了一个适合的非对称自相互作用的暗物质模型中的观测数据,使用我们最近计算的横截面,将$t$通道和$u$通道交换在散射相同的粒子。我们发现,从矮星系到星系团的数据拟合良好,等效的相对速度从$\sim 20$公里/秒到$\gtrsim 10^3$公里/秒。我们比较我们的结果与以前的拟合,只使用$t$通道交换贡献的散射。
2023-02-14 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex