MIND THE GAP: Is The Too Big To Fail Problem Resolved?
星系群中卫星系统的模糊性导致了广泛讨论的“失踪卫星”和“太大而不能倒”的问题。利用Tremaine & Richstone(1977)的方法,我们证明了用现代编码本身计算的光度函数没有问题,但是第一和第二亮系统之间的差距太大了(\it给定),在现代大尺度重子$Λ$ CDM模拟如EAGLE和IllustrisTNG中也发现了同样大的差距,在只有暗物质的模拟中甚至更大,最后,这很可能是由于经典动力学摩擦引起的引力诱导合并。从数量上讲,计算模拟中的间隙比随机模拟中的间隙大,分别为EAGLE、IllustrisTNG和仅暗物质模拟中的$1.79 \pm 1.04$、$1.51 \pm 0.93$、$3.43 \pm 1.44$和$3.33 \pm 1.35$量级。此外,模拟系统中的异常间隙甚至比真实数据中的大半个数量级以上,并且在仅暗物质的模拟中仍然更大。简而言之,$Λ$ CDM不存在“太大而不能倒”的星系的问题。在第一和第二亮的星系之间,预计会有统计上显著的巨大差距。
2019-07-16 astro-ph.GA
Analysis of the plane of satellites around Milky Way- mass galaxies in the IllustrisTNG simulation
Iona University(伊奥纳大学);University of Notre Dame(圣母大学);Dalton State College(道尔顿州立学院)
本研究分析IllustrisTNG模拟中银河系质量星系的卫星系统,发现仅约1%的类银河系存在类似银河系的卫星平面,该现象属ΛCDM宇宙学自然结果,其形成涉及多种过程,且为近期短暂现象。
2026-08-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Frequency of Multiple Galaxy Mergers in $Λ$CDM Cosmological Simulations
本文利用Illustris与IllustrisTNG模拟量化多重星系并合频率,给出$f_m$与$f_t$的标度关系,并指出并合在时间上强聚集。
2025-10-03 astro-ph.GA
The isolated dark matter-poor galaxy that ran away. An example from IllustrisTNG
该研究利用IllustrisTNG300模拟,首次展示了一个孤立暗物质贫乏星系在早期失去暗物质晕后逃离星系团的实例,验证了其暗物质缺失源于早期潮汐剥离的假说。
2023-11-17 astro-ph.GA
The High Fraction of Thin Disk Galaxies Continues to Challenge ΛCDM Cosmology
任何可行的宇宙学框架都必须与观测到的早型和晚型星系的比例相匹配。在这篇文章中,我们专注于宇宙学标准模型(λ冷暗物质,$Λ$ CDM)中星系形态类型的分布。利用最新的宇宙学$Λ$ CDM模拟被称为Illustris,IllustrisTNG和EAGLE,我们计算的内在和天空投影的深晕中的恒星质量$M_* > 10^{10}\,M_\odot$在红移$z=0$的纵横比分布。有一个显着的赤字本质薄盘星系,但包括大多数的本地观测到的星系人口。因此,这些$Λ$ CDM模拟产生的天空投影长宽比分布与星系和质量大会(GAMA)调查和斯隆数字巡天在$\geq 12.52σ$(TNG 50 -1)和$\geq 14.82σ$(EAGLE 50)置信度上不一致。本质上薄的星系的赤字可能是由于一个更少的层次合并驱动的积累所观察到的星系比$Λ$ CDM框架。这也可能是由于实施的子网格模型,或上述流体动力学模拟的有限分辨率。我们估计,$8^5$比TNG 50 -1更好的质量分辨率实现将使与GAMA的紧张关系降低到$5.58σ$水平。最后,我们表明,星系较少的主要合并有一个有点薄的长宽比分布。鉴于预计$Λ$清洁发展机制中小规模合并的频率很高,问题可能是小规模合并造成的。在这种情况下,角动量问题可以在米尔格罗米安动力学(MOND)中得到缓解,因为扩展的暗物质晕之间没有动力学摩擦,从而降低了合并频率。
2022-02-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Strongly lensed cluster substructures are not in tension with $Λ$CDM
强引力透镜观测可以通过限制大质量星系团中的暗晕的质量和浓度来测试结构形成模型。最近的工作得出结论,集群subhaloes更丰富和/或集中比预测的$Λ$ CDM模拟,这一发现已被解释为所产生的未识别的问题与模拟或不正确的理解暗物质的性质。我们通过比较观测到的次晕质量和最大圆周速度$v_\mathrm{max}$的预测,从高分辨率的绣球星系团模拟套件,这是成功的EAGLE星系形成模型的基础上测试这些假设。模拟的次晕质量分布和质量- $v_\mathrm{max}$关系与观测结果符合得很好,这是由于在潮汐剥离过程中重子的存在。类似的协议被发现为较低分辨率的Illustris-TNG 300模拟。结合起来,我们的结果表明,集团子结构的丰度和浓度与$Λ$ CDM并不紧张,但可以提供有用的约束,在模拟中的重子物理模型的改进。
2021-03-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Impact of Galactic Winds on the Angular Momentum of Disk Galaxies in the Illustris Simulation
观测到的星系盘具有特定的角动量,类似于$Λ$ CDM中典型暗物质晕的预期。宇宙流体动力学模拟最近通过纳入强银河风在大型星系样本中再现了这种相似性,但实现这一点的确切机制尚不清楚。在这里,我们提出了一个分析的关键方面,有助于这种关系:角动量的选择和拉格朗日质量元素的演变,因为它们吸积到暗物质晕,凝聚成银河系尺度的星系,并加入$z=0$恒星阶段。我们对比这种演变的Illustris模拟与模拟中没有银河风,其中的$z=0$角动量是$\approx0.6$德克斯低。我们发现,风诱导这些模拟之间的差异,在几个方面:增加角动量,防止角动量损失,并导致$z=0$明星采样的吸积时间重子的角动量分布在一个有偏见的方式。在这两个模拟中,气体在吸积到晕和第一次吸积到中央星系之间平均损失$\approx0.4$ dex。在Illustris中,这之后是$\approx0.2$ dex在“银河风喷泉”中的增益,并且没有进一步的净演化超过最终的星系吸积。没有反馈,$\approx0.2$ dex的进一步损失发生在星系内的气相中。另一个$\approx0.15$ dex差异来自于反馈,在吸积时通过排出排列不良的气体而优先选择较高角动量的气体。这些和其他类似的大小的影响进行了讨论,提出了一个复杂的起源之间的相似性的特定角动量的星系盘和典型的晕。
2017-04-18 astro-ph.GA
Extreme Metallicity Dwarf Galaxies in IllustrisTNG
本研究通过IllustrisTNG模拟发现,极端贫金属矮星系并非首批星系遗迹,其金属丰度骤降主要由内流增丰效率低下导致,并揭示了与恒星形成历史和星系大小的观测差异。
2025-02-26 astro-ph.GA
The connection between surface brightness and satellite systems for central galaxies through Illustris TNG
Observatorio Astronómico de Córdoba, Universidad Nacional de Córdoba(科尔多瓦天文台,科尔多瓦国立大学);Instituto de Astronomía Teórica y Experimental, UNC-CONICET(理论与实验天体物理研究所,科尔多瓦国立大学-阿根廷国家科学研究委员会);Department of Physics and Astronomy, University of California, Riverside(物理学与天文学系,加州大学河滨分校);Instituto de Astronomía y Física del Espacio, CONICET-UBA(空间天体物理与物理学研究所,阿根廷国家科学研究委员会-布宜诺斯艾利斯大学);Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile(天体物理研究所,智利天主教 Pontificia 大学)
研究通过Illustris TNG模拟揭示LSBGs卫星系统与表面亮度的关系,发现LSBGs卫星数量多且速度弥散大,且与主盘反向旋转,表明其低合并率。
2026-02-11 astro-ph.GA
The Magellanic Clouds are very rare in the IllustrisTNG simulations
本文利用 IllustrisTNG 模拟量化了在 ΛCDM 模型内观测到麦哲伦云的概率,发现其相空间密度和轨道极对齐均与观测存在超过 4σ 的张力,表明类似麦哲伦云的双卫星系统在标准宇宙学模型中非常罕见。
2024-09-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Puzzling Ultra-Diffuse Galaxy Evolution (PUDGE). I. The existence of a Nube-like galaxy in IllustrisTNG
本文在 IllustrisTNG 的 TNG100 中发现了一个结构性质与观测到的 Nube 高度相似的类 Nube 超弥散星系,揭示其通过近期大并合进一步膨胀本已超弥散的恒星系统的独特演化路径,表明 Nube 性质与标准冷暗物质宇宙学模型并不矛盾。
2025-02-07 astro-ph.GA
The coherent motion of Cen A dwarf satellite galaxies remains a challenge for $Λ$CDM cosmology
卫星平面问题是标准$Λ$ CDM宇宙学模型最严峻的小尺度挑战之一:银河系和仙女座周围的几个矮星系以薄的平面结构共轨。在附近的椭圆星系半人马座A(Cen A)周围也发现了类似的情况。在这封信中,我们研究了从VLT/MUSE观测中增加的12个具有视线速度的新星系的Cen A卫星系统。我们发现28个矮星系中有21个具有测量的速度共享一个相干运动。类似的扁平和相干移动的结构中发现只有0.2%的Cen A类似物在插图TNG 100宇宙学模拟,独立于我们是否使用其暗物质或流体动力学运行。这些类似物不是共轨的,并且仅通过偶然投射而出现,因此它们在这种模拟中是短暂的结构。我们的研究结果表明,观测到的卫星同向旋转平面是$Λ$ CDM的一个持续的挑战,这在很大程度上是独立于重子物理。
2021-04-09 astro-ph.GA
Flux-ratio anomalies from discs and other baryonic structures in the Illustris simulation
引力透镜类星体的多幅图像中的通量比可以提供证据,暗物质子结构的透镜星系的晕,如果流量比不同于那些由透镜星系质量分布的平滑模型预测。然而,也有可能透镜星系中的重子结构,如边缘盘,可以产生通量比异常。在这项工作中,我们提出了第一个统计分析的通量比异常,由于重子从数值模拟的角度来看。我们选择了具有不同形态类型的星系进行模拟,并通过模拟的星系晕进行射线追踪,其中主要透镜星系中包含重子,但不包括任何子结构,以探索纯重子效应。我们的射线追踪结果表明,重子组件可以是一个主要的贡献,在透镜类星体的通量比异常和边缘盘透镜诱导最强的异常。我们发现,重子成分增加的概率发现高通量比异常的早型透镜约8%,约10 - 20%的盘透镜。重子效应也在13%的模拟透镜中引起天体测量异常。我们的研究结果表明,透镜星系的形态成为重要的通量比异常的分析时,考虑重子的影响,重子的存在也可以部分解释观测到的(高)异常频率和预期之间的差异,由于存在的subhalos的CDM模拟预测。
2018-01-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Self-Interacting Dark Matter and the Origin of Ultra-Diffuse Galaxies NGC1052-DF2 and -DF4
对超漫射星系NGC 1052-DF 2和-DF 4的观测表明,它们可能含有很少的暗物质,这对我们对星系形成的理解提出了挑战。使用受控N体模拟,我们探索的可能性,它们的属性可以通过潮汐剥离从椭圆星系NGC 1052,在冷暗物质(CDM)和自相互作用暗物质(SIDM)的情况下再现。为了解释暗物质的不足,我们发现CDM晕必须具有非常低的浓度,这样它才能在潮汐场中失去足够的内部质量。相比之下,SIDM有利于更高和更合理的浓度,因为核心形成增强潮汐质量损失。在我们的SIDM基准最终恒星分布更扩散比CDM之一,因此前者是在更好的协议与数据。我们进一步表明,强重子反馈修改的核心CDM晕模型是不可能重现的意见。我们的结果表明,SIDM更有利于暗物质缺乏星系的形成。
2020-08-27 astro-ph.GA hep-ph
Zooming in on major mergers: dense, starbursting gas in cosmological simulations
我们介绍了“插图变焦模拟项目”,它允许研究选定的星系形成的$Λ$清洁发展机制宇宙学的质量分辨率比在母公司大规模流体动力学插图模拟好40倍。在这里,我们专注于在四个宇宙学模拟的主要合并气体的星爆属性。在我们的高分辨率变焦运行中的星系表现出恒星形成的爆发模式,气体消耗的时间尺度比正常的恒星形成模式短10倍。强烈的爆发只存在于最高分辨率的模拟中,暗示分辨率太低是原始的Illustris模拟显示缺乏星暴星系的原因。在我们研究的四个主要合并中,有两个发生了非常明显的恒星形成爆发。高恒星形成率,短气体消耗时间尺度和这些系统的形态非常类似于观察到的核恒星爆发。这是第一次通过自洽宇宙流体动力学模拟而不是使用碰撞过程中设置的孤立星系模型来研究主要合并的样本。我们还研究了碰撞星系的轨道,发现恒星爆发气体优先出现在具有非常高的碰撞速度的迎头合并中。大碰撞参量的碰撞通常不会导致星爆气体的形成。
2016-07-20 astro-ph.GA
Multiple Beads-on-a-string: Dark Matter-Deficient Galaxy Formation in a Mini-bullet Satellite-satellite Galaxy Collision
本文通过流体/N体模拟证明卫星-卫星高速碰撞的“迷你子弹”情景可在NGC1052群中形成约10个暗物质缺失星系,并再现DF2和DF4的观测运动,支持当前观测与该情景一致。
2024-02-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Lopsidedness of Satellite Galaxy Systems in $Λ$CDM simulations
在斯隆数字巡天(SDSS)中,发现星系对周围的卫星星系的空间分布明显地向各自的伙伴凸出。卫星星系的高度各向异性的平面分布与宇宙学模拟的预期相冲突。卫星系统在宿主星系对周围的不平衡分布是否构成了对宇宙学标准模型的类似挑战?我们调查是否存在这样的卫星分布周围堆叠对主机提取的$Λ$ CDM模拟千禧年-I,千禧年-II,ELVIS,和Illustris-1。通过利用这组模拟涵盖不同的体积,分辨率和物理,我们隐式测试是否存在不平衡的信号为不同范围的卫星星系质量,以及是否包含流体动力学效应产生显着不同的结果。所有的模拟显示类似于观察到的情况的不平衡性。该信号是非常重要的模拟包含足够数量的主机和解决卫星星系(高达$5\,σ$的千禧-II)。我们发现一个投影信号,这是高达两倍的SDSS系统报告的某些开放的角度($\sim16\%$更多的卫星在对之间的方向比预期的均匀分布)。考虑到SDSS信号是一个下限,由于可能的背面和前景的污染,$Λ$ CDM模拟似乎是符合这一特定的经验性质的星系对。
2017-10-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark-matter-deficient dwarf galaxies form via tidal stripping of dark matter in interactions with massive companions
在标准的Lambda-CDM范式中,矮星系被认为是富含暗物质的,因为重子反馈被认为可以迅速地将气体从它们的浅势阱中驱出,并在早期抑制恒星的形成。最近对本地矮星的观测发现,它们的暗物质含量极低,这似乎与这一观点相矛盾,这可能会使标准模型的有效性受到质疑。我们使用NewHorizon,一个高分辨率的宇宙学模拟,以证明持续剥离的暗物质,在大质量星系和矮卫星之间的潮汐相互作用,自然产生的矮星是暗物质缺乏,即使他们的初始暗物质分数是正常的。暗物质剥离的过程是造成在矮星系中晕-恒星质量关系的大散射的原因。剥离的程度取决于矮星围绕其大质量伴星的轨道的接近程度,在极端情况下,产生的矮星的光环与恒星质量比低至1,这与最近的观测研究结果一致。由于暗物质剥离,约30%的矮星显示出与正常暗物质部分的一些偏差,10%显示出高水平的暗物质缺乏(Mhalo/M*<10)。由于它们的轨道很近,很大一部分缺乏暗物质的矮星会与它们的大质量伴星合并(例如,约70%的矮星会在约3.5 Gyrs的时间尺度内合并),而缺乏暗物质的矮星群会不断地被矮星与大质量伴星之间的新相互作用所补充。因此,这些星系的产生是星系演化的自然副产品,它们的存在与标准范式并不矛盾。
2021-01-07 astro-ph.GA
The intervelocity of galaxy pairs in $Λ$CDM -- The observed velocity peak at ~130 km/s is not unique to MOND
对成对星系的观测研究发现,它们的视线速度差表明,在它们的三维速度分布中,在130-150公里/秒处存在一个峰值。有人认为,在宇宙学的标准模型$Λ$ CDM中,星系对不应该表现出这样的中间速度峰值,而修正的牛顿动力学(MOND)预测了这样的成对星系的首选中间速度。然而,尚未采用与观察性研究相同的选择标准和方法与$Λ$ CDM进行直接比较,因此比较的基础不确定。为了纠正这一点,我们调查了$Λ$ CDM的潜在挑战,确定是否存在类似的星系对内的IllustrisTNG-300宇宙学模拟观察到的中间速度峰值。我们根据观测研究的选择标准确定星系对,测量它们的投影速度差,并分析模拟中该星系对样本的去投影和全速度差。我们恢复一个deprojected intervelocity峰值在~130公里/秒的星系对从模拟中选择。在模拟中的对可用的全部三维速度信息也揭示了对这种中间速度的明显偏好。星系对之间的中间速度峰值似乎不是MOND独有的特征,但也存在于$Λ$ CDM中。因此,它不能被声称是一个独特的成功,任何一个理论超过其他。将星系对的相互速度发展成低加速度区域的重力测试,将需要更详细的研究,以确定模型中可测量的差异。
2022-07-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Filament Rift: $Λ$CDM's Structural Challenge Against Observation
Kharazmi University(哈拉兹米大学)
研究发现ΛCDM模型与观测数据在宇宙纤维的结构和密度方面存在显著差异,揭示了当前对大尺度结构和星系演化的理解可能存在矛盾。
2025-11-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
A new class of dark matter-free dwarf galaxies? I. Clues from FCC 224, NGC 1052-DF2 and NGC 1052-DF4
本文通过 KCWI 光谱研究 FCC 224,发现其与 NGC 1052-DF2 和 DF4 一样缺乏暗物质,并共享一组独特特征,从而揭示了一类新的无暗物质矮星系,对 ΛCDM 星系形成模型提出新挑战。
2025-02-08 astro-ph.GA
Weighing Milky Way and Andromeda in an expanding $Λ$CDM Universe: Decreasing the Local Group mass
本文在ΛCDM膨胀宇宙背景下用计时论证分析本星系群二体动力学,结合IllustrisTNG模拟和大麦哲伦云效应修正,首次在无需额外暗物质晕的情况下得到较低的本星系群质量估计。
2024-08-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
The radial acceleration relation in a $Λ$CDM universe
本文研究了冷暗物质(CDM)范式下中央星系总($a_{\rm tot}$)和重子($a_{\rm bary}$)向心加速度剖面之间的径向加速度关系(RAR)。我们分析表明,RAR是密切相关的物理的暗物质的准绝热弛豫重子在深势阱中的存在。这清楚地表明,如何平均RAR和它的散射出现在低加速制度($10^{-12}\,{\rm m\,s}^{-2}\lesssim a_{\rm bary}\lesssim10^{-10}\,{\rm m\,s}^{-2}$)从重子反馈过程和CDM在暗晕中的分布之间的相互作用。我们的框架使我们能够更进一步,研究更高和更低的加速度的细节,使用解析近似和现实的模拟目录的$\sim342,000$低红移中心星系与$M_r\leq-19$。我们发现,虽然在重子占主导地位的,高加速制度($a_{\rm bary}\gtrsim10^{-10}\,{\rm m\,s}^{-2}$)的RAR是非常敏感的弛豫物理的细节,一个简单的“重子化”处方匹配的流体动力学CDM模拟的弛豫结果是非常成功的再现所观察到的RAR没有任何调整。在(目前未观测到的)超低加速度区域($a_{\rm bary}\lesssim 10^{-12}\,{\rm m\,s}^{-2}$),RAR对晕外围扩散气体的丰度很敏感,我们的默认模型预测了一个独特的突破,从一个简单的幂律关系,HI缺乏,扩散气体丰富…
2021-07-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
IllustrisTNG in the HSC-SSP: No Shortage of Thin Disk Galaxies in TNG50
本文通过前向建模和合成HSC-SSP图像比较TNG50与观测星系的投影轴比,发现二者高度一致,否定了ΛCDM薄盘星系不足的说法,并指出低质量星系偏厚源于虚假动力学加热。
2024-10-09 astro-ph.GA
Constraining the Nature of Dark Matter from Tidal Radii of Cluster Galaxy Subhalos
Yale University(耶鲁大学)
通过分析星系团子晕潮汐半径,研究暗物质本质,区分自相互作用暗物质与冷暗物质。
2025-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
CROCODILE-SIDM: Tidal Formation of Dark Matter-Deficient Galaxies as a Test Case
The University of Osaka(大阪大学);The University of Tokyo(东京大学);University of Nevada, Las Vegas(内华达大学拉斯维加斯分校);EPFL(洛桑联邦理工学院);Excellence Cluster ORIGINS(ORIGINS卓越集群);European Southern Observatory (ESO)(欧洲南方天文台);Universitäts-Sternwarte, Fakultät für Physik(大学天文台,物理学院)
本文提出CROCODILE-SIDM框架,通过模拟发现自相互作用暗物质对暗物质缺失星系潮汐形成的影响取决于卫星初始密度轮廓,可作为探测SIDM截面的探针。
2026-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Is the correlation between the bulge-to-total stellar mass ratio and the number of dwarf galaxies in tension with $Λ$CDM?
本研究利用ELVES矮星系星表验证星系核球质量比与卫星矮星系数的相关性,发现该关系由星系形态驱动,且含重子的Illustris-TNG100模拟能复现这一关联,说明其与$Λ$CDM标准宇宙学模型并无必然矛盾。
2023-07-18 astro-ph.GA
An unexpected high concentration for the dark substructure in the gravitational lens SDSSJ0946+1006
在引力透镜星系SDSSJ 0946 +1006中,通过对透镜图像的扰动,先前已经发现了一个不可见的子结构。利用主晕和次晕扰动的灵活模型来拟合透镜图像,我们证明了次晕具有非常高的中心密度和陡峭的密度斜率。次晕的推断浓度远高于类似质量的$Λ$ CDM晕的预期浓度分散度。对于我们所有的透镜模型,我们稳健地推断出在1 kpc内的次晕投影质量为$\sim 2$ - $3.7\times 10^9$ M $_\odot$($>$ 95% CL),而在0.75-1.25 kpc的径向范围内的次晕投影密度分布的平均斜率被限制为比等温($γ_{2D} \lesssim -1$)更陡。通过对次晕光的直接模拟,我们得到了其亮度$L_V < 1.2\times 10^8L_\odot$在95%CL处的保守上界,表明扰动源是暗物质。为了与$Λ$ CDM的预期进行比较,我们分析了在许多视线上的Illustris TNG 100 -1模拟中类似透镜星系内的subhalos,并发现数百个subhalos在$\gtrsim 2\times10^9M_\odot$的1 kpc内实现了投影质量。然而,只有不到1%的模拟观测结果产生的对数斜率足够陡,与我们的透镜模型相一致,它们$all$恒星质量超过观测所允许的数量级或更多。我们的结论是,这样一个黑暗的,高度集中的次晕的存在是出乎意料的$Λ$ CDM宇宙。最后,我们表明,…
2020-11-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Has JWST already falsified dark-matter-driven galaxy formation?
詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)发现了几个明亮的高红移星系候选者,其恒星质量为$M_{*} \gtrsim 10^{9} \, \rm{M_{\odot}}$,光度红移为$z_{\mathrm{phot}} \gtrsim 10$,可以限制星系和结构形成模型。例如,Adams等人用位于$z_{\mathrm{phot}} = 9.85_{-0.12}^{+0.18}$的$\log_{10}(M_{*}/M_{\odot}) = {9.8}_{-0.2}^{+0.2}$识别候选ID 1514,Naidu等人发现甚至更远的候选,分别用位于$z_{\mathrm{phot}}=10.9_{-0.4}^{+0.5}$的$\log_{10}(M_{*}/M_{\odot}) = 9.4_{-0.3}^{+0.3}$和位于$z_{\mathrm{phot}} = 13.1_{-0.7}^{+0.8}$的$\log_{10}(M_{*}/M_{\odot}) = 9.0_{-0.4}^{+0.3}$标记为GL-z11和GL-z13。评估计算的IllustrisTNG(TNG 50 -1和TNG 100 -1)和EAGLE项目,我们调查,如果恒星质量积累的$Λ$ CDM范式预测与这些观测假设早期的JWST校准是正确的,候选人确实位于$z \gtrsim 10$是一致的。在$Λ$ CDM范例中形成…
2022-10-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Co-Orbitation of Satellite Galaxies Along the Great Plane of Andromeda: NGC 147, NGC 185, and Expectations from Cosmological Simulations
仙女座星系的卫星星系有一半形成一个狭窄的平面,称为仙女座大平面(GPoA),它们的视线速度显示出旋转结构的相关性。最近报道的第一次自行测量的平面卫星NGC 147和NGC 185表明,他们确实共同轨道沿GPoA。这为将M31卫星系统与$Λ$ CDM预期进行比较提供了一个新的机会。我们执行的第一个详细的比较的轨道排列的两个卫星星系超越银河系的几个流体动力学和暗物质的宇宙学模拟(Illustris TNG-50,TNG-100,ELVIS,PhatELVIS),在卫星星系的平面问题的背景下。与以前的工作一致,我们发现,空间平坦化和视线速度的相关性单独已经在很大的张力与$Λ$ CDM,没有模拟的类似物同时再现这两个参数。几乎没有(3 ~ 4%)的模拟系统包含两颗轨道极与其卫星平面对齐的卫星,如NGC 147和NGC 185的最可能自行所示。然而,在当前的测量不确定性范围内,模拟系统的两颗最佳对准卫星通常(~70%)与轨道对准一致。然而,任何两个模拟的平面卫星与观测到的轨道极对齐的可能性很低(~4%)。我们的结论是,通过改进的测量确认这两个对象的紧密轨道对齐,或发现类似的对齐额外的GPoA成员,持有的潜力,以进一步提高与$Λ$ CDM的期望的紧张局势。
2021-09-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
The massive relic galaxy NGC 1277 is dark matter deficient. From dynamical models of integral-field stellar kinematics out to five effective radii
本文通过对遗迹星系 NGC 1277 五个有效半径内的积分场恒星运动学进行 Jeans 各向异性建模,发现其暗物质比例低于 5%,与 ΛCDM 预期矛盾,并提出该星系可能早期失去暗物质或诞生于富气体原星系碎片的高速碰撞。
2023-06-08 astro-ph.GA
Frequency of the dark matter subhalo collisions and bifurcation sequence arising formation of dwarf galaxies
本研究通过解析估计与数值模拟,揭示了含气体暗物质子晕碰撞频率及不同速度下形成暗物质主导星系、暗物质缺失矮星系或无星系的分叉机制。
2023-08-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
The DREAMS Project: Disentangling the Impact of Halo-to-Halo Variance and Baryonic Feedback on Milky Way Dark Matter Density Profiles
University of Virginia(弗吉尼亚大学);Princeton University(普林斯顿大学);Flatiron Institute(平顿研究所);CERN(欧洲核子研究组织);Weizmann Institute of Science(魏茨曼科学研究所)
研究通过DREAMS项目模拟的1024个银河系质量暗物质晕,探讨恒星反馈和星系间方差对暗物质密度剖面的影响,发现大部分变化源于超新星反馈参数的变化,且暗物质剖面与恒星反馈模式相关。
2026-04-07 astro-ph.GA
Investigating cosmic strings using large-volume hydrodynamical simulations in the context of JWST's massive UV-bright galaxies
Goethe University(歌德大学);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian(天体物理中心 | 哈佛与史密森尼学会);McGill University(麦吉尔大学);Institute for Basic Science(基础科学研究院);York University(约克大学)
利用大规模流体模拟研究宇宙弦对高红移星系形成的影响,发现其能解释JWST观测到的大量大质量紫外亮星系,同时与标准ΛCDM模型在低红移处保持一致。
2026-02-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the dark matter content of ultra-diffuse galaxies
本文通过ΛCDM模型比较超弥散星系(UDGs)的暗物质含量,发现其M_dm(<r_1/2)与模型预期一致,但大尺寸使其偏于中位数之上,且暗物质缺乏星系对应低浓度晕。
2024-12-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
A too-many dwarf satellite galaxies problem in the MATLAS low-to-moderate density fields
该研究用IllustrisTNG-50模拟MATLAS低中密度场,发现ΛCDM虽能再现矮星系测光与标度关系,却以6σ显著性低估矮卫星数量,揭示局域外的“卫星过多”问题。
2024-05-08 astro-ph.GA
On a critical acceleration scale of dark matter in Lambda-CDM and dynamical dark energy
本文通过N体模拟提出暗物质加速度涨落尺度解释普适加速度,并关联暗能量熵起源,预测其动力学演化可能偏离ΛCDM。
2025-02-25 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.flu-dyn
Black holes in the low-mass galaxy regime: imprint of AGN feedback on the circumgalactic medium of central dwarf galaxies
Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Astronomisches Rechen-Institut(海德堡大学天文学中心,天文计算研究所);Departamento de Astronomia, Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul(南里奥格兰德联邦大学物理系天文学系);Departamento de Física, Centro de Ciências Naturais e Exatas, Universidade Federal de Santa Maria(圣玛丽亚联邦大学自然科学和精算中心物理系)
本研究利用TNG50-1模拟分析了低质量星系中AGN反馈对中性气体的影响,发现AGN宿主星系的中性气体显著减少且气体分布更延展,但模拟中的AGN比例高于观测值,需进一步研究验证。
2025-11-04 astro-ph.GA
Milky Way and Andromeda analogs from the TNG50 simulation
我们提出了银河系和仙女座星系(MW/M31类)内模拟TNG 50,最高分辨率运行的$Λ$ CDM磁流体动力学模拟的IllustrisTNG套件的属性。我们介绍了我们的基准选择MW/M31类似物,我们建议直接使用,以及在未来的分析参考。TNG 50包含198 MW/M31类似物,即具有恒星盘状形态的星系,恒星质量在$M_* = 10^{10.5 - 11.2}$ Msun范围内,并且在z=0时处于类似MW的Mpc尺度环境中。这些都解决了重子(暗物质)质量分辨率为$8.5\times10^4$ Msun($4.5\times10^5$ Msun)和$\sim150$ PC的平均空间分辨率在恒星形成区域:因此,我们扩大了许多因素(2个数量级)的宇宙学模拟类似物的样本大小相似($\times 10$更好)的数值分辨率。在$z=0$上的大多数TNG 50 MW/M31类似物都显示出一个条形,60%是恒星形成的,样本包括3个本星系群(LG)样系统,一些星系拥有一个或多个与麦哲伦云一样大的卫星。即使在这样一个相对狭窄的选择范围内,TNG 50也揭示了星系和晕属性以及过去历史的巨大多样性。在TNG 50样本中,有可能识别出几个模拟星系,它们的整体和结构特性与银河系和仙女座星系的测量结果一致,一次一个或多个。在本文中,我们记录并发布了一系列广泛适用的数据产品,这些产品建立在IllustrisTNG公…
2023-03-28 astro-ph.GA
A giant thin stellar stream in the Coma Galaxy Cluster
本文报道在后发星系团中发现一条长约510 kpc、极其暗弱且形态纤细的自由漂浮恒星流,并将其解释为近期被吸积的潮汐瓦解矮星系,通过Illustris-TNG50模拟验证了此类结构在Λ-CDM框架下的存在,为暗物质研究提供了新环境。
2023-10-15 astro-ph.GA
The assembly of the most rotationally supported disc galaxies in the TNG100 simulations
本研究通过TNG100模拟中43个盘主导星系与匹配样本的动力学分解,发现盘星系在较低质量暗晕中形成,并合较少,早期形成盘,且高旋转支持盘与低晕质量和气体角动量对齐相关。
2024-09-11 astro-ph.GA
The Extended Baryonic Tully-Fisher Relation for SDSS MaNGA Galaxies
University of Rochester(罗切斯特大学)
该研究通过扩展 BTFR 关系,利用 SDSS MaNGA 和 TNG100 银河数据,发现 BTFR 斜率在 3.2 到 4.0 之间,支持 Lambda CDM 和 MOND 预测。
2025-12-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
The satellite galaxy plane of NGC 4490 in light of ΛCDM - Sparsity of similarly extreme analogs and a possible role of satellite pairs
本研究首次定量评估NGC 4490卫星星系平面与ΛCDM模型的矛盾,发现该极端排布在IllustrisTNG-50模拟中占比仅0.21-0.35%,证实卫星平面是ΛCDM的普遍问题,且星系对可能在其形成中起重要作用。
2024-05-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
The frame-dragging vector potential on galaxy scales from Dark-Matter-only Newtonian $N$-body simulations
INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino(意大利国家天体物理研究所都灵天文台);Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth(朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所);INFN Sezione di Trieste(意大利国家核物理研究所里雅斯特分部);Instituto de Física y Astronomía, Universidad de Valparaíso(瓦尔帕莱索大学物理与天文学研究所)
研究通过N体模拟计算银河尺度框架拖拽向量势的功率谱,发现其幅度比扰动理论预测大两个数量级,但非线性牛顿引力势的影响较小。
2026-03-09 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
A too-many dwarf galaxy satellites problem in the M83 group
本研究结合Illustris-TNG50重子模拟与子晕质量函数预测,检验M83的矮卫星数量,发现暗端卫星显著多于ΛCDM预期,提出“卫星过多”问题。
2024-03-13 astro-ph.GA
Bypassed Core Formation in Milky Way-Mass SIDM Halos: Implications for the Local Group Past-Pericenter Scenario
Texas A&M University(德克萨斯农工大学);The Ohio State University(俄亥俄州立大学);Carnegie Observatories(卡内基观测站);University of California, Los Angeles(加州大学洛杉矶分校)
研究通过模拟银河系与M31的过去近心点接触,探讨SIDM对核心形成的影响,发现SIDM晕在特定条件下绕过传统核心形成阶段,导致中心密度单调增加。
2026-09-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Tiny galaxies and dark substructures: exploring the "dark" subhaloes in TNG50
Durham University(杜伦大学);University of KwaZulu-Natal(夸祖鲁-纳塔尔大学);University of Hertfordshire(赫特福德大学);STAR Institute(STAR研究所);Stockholm University(斯德哥尔摩大学)
本文基于TNG50模拟研究暗子晕的存在,发现暗子晕在星系团中普遍存在,且质量范围在4.5×10⁷至2.1×10⁸ M☉的子晕更可能出现在强引力透镜区域。
2025-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
NIHAO XX: The impact of the star formation threshold on the cusp-core transformation of cold dark matter haloes
我们利用NIHAO计划的宇宙学流体动力学星系形成模拟研究了恒星形成阈值对暗物质(DM)晕对重子过程响应的影响。在恒星质量在$10^{7.5} < M_{star} < 10^{9.5} M_{\odot}$范围内的星系中,基准NIHAO阈值$n=10\, {\rm cm}^{-3}$导致DM晕的强烈膨胀。我们发现,较低的阈值,如$n=0.1$(采用的EAGLE/APOSTLE和Illustris/AURIGA项目)不会导致显着的晕扩张在任何质量规模。由超新星反馈驱动的晕膨胀需要局部气体分数在亚动力学时间上的显著波动(即,<5000万年在星系半光半径),这本身是由恒星形成率的变化造成的。在百分之一的维里半径,模拟与$n=10$有气体分数的$\simeq 0.2$和变化的$\simeq 0.1$,而$n=0.1$模拟的数量级较低的气体分数,因此不扩大晕。观测到的矮星系DM圆速度与用$n=0.1$和$n=1$进行的CDM模拟结果不一致,但与$n=10$的结果相当一致。恒星的形成率是更高的$n$,较低的星系质量,当恒星的形成是在较短的时间尺度上测量的变量。例如,使用$n=10$的模拟在特定的恒星形成率中的散射比使用$n=0.1$的模拟高0.4倍。因此,在不久的将来,在观测上限制恒星形成的亚网格模型以及DM的性质应该是可能的。
2019-03-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Interpreting the strong clustering of ultra-diffuse galaxies by halo spin bias
Tsinghua University(清华大学);Nanjing University(南京大学);University of Massachusetts, Amherst(马萨诸塞大学阿默斯特分校)
研究通过模拟分析低质量暗物质晕自转偏置与超扩散星系强聚类的关系,发现自转定义影响聚类强度,且通过模型揭示了星系表面质量密度与晕自转的反相关性。
2026-05-13 astro-ph.GA
The Kinematics and Dark Matter Fractions of TNG50 Galaxies at z=2 from an Observational Perspective
我们对比的气体运动学和暗物质含量的$z=2$恒星形成星系(SFG)从国家的最先进的宇宙学模拟$Λ$ CDM框架内的观测。为此,我们创建现实的模拟观测大规模SFG($M_*>4\times10^{10} M_{\odot}$,SFR $>50~M_{\odot}$ yr $^{-1}$)从TNG 50模拟的IllustrisTNG套件,类似于近红外,自适应光学辅助积分场观测从地面。使用观测线拟合和建模技术,我们详细分析了来自每个星系五个不同投影的七个TNG 50星系的运动学,并将其与Genzel等人(2020)对十二个大质量SFG的观测进行了比较。模拟的星系显示出明显的迹象盘旋转,但大多表现出更不对称的旋转曲线,部分原因是大的内在径向和垂直速度分量。在相同的倾角下,它们的一维速度剖面可以沿不同的视线变化高达$Δv=200$ km s $^{-1}$。从动力学模型,我们推断的旋转速度和速度色散与观测结果大致一致。我们发现低中心暗物质分数与观测($f_{\rm DM}^v(<R_e)=v_{\rm DM}^2(R_e)/v_{\rm circ}^2(R_e)\sim0.32\pm0.10$)兼容,但是对于盘有效半径$R_e$大多太小:在固定的$R_e$的TNG 50暗物质分数太高的一个因素的$\sim2$。我们推测,气体运动学和暗物质含量与观测结果相比的差异可能是由于物理过程没有用当前宇…
2020-11-04 astro-ph.GA
THESAN-HR: Galaxies in the Epoch of Reionization in warm dark matter, fuzzy dark matter and interacting dark matter
本文利用THESAN-HR模拟首次在辐射流体动力学框架下研究WDM、FDM和IDM等替代暗物质模型对再电离时期星系的影响,发现其虽抑制低质量端但通过非线性效应可追赶CDM,并指出星系性质变化和JWST观测可为区分暗物质模型提供约束。
2023-04-13 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Galaxy formation in the brane world I: overview and first results
我们进行“全物理”的流体动力学模拟星系形成正常分支Dvali-Gabadadze-Porrati(nDGP)braneworld模型使用新修改版本的{ \sc Arepo}代码和IllustrisTNG星系形成模型。我们模拟了两个nDGP模型(N5和N1),分别代表,弱和中度偏离GR,在盒子的大小$62\,h^{-1}{\rm Mpc}$和$25\,h^{-1}{\rm Mpc}$使用$2\times512^3$暗物质粒子和初始气体细胞。这使我们能够探索,第一次,重子物理学对银河系尺度的braneworld模型的修改引力和预测暗物质晕和星系演化的恒星内容,通过宇宙时间在这些模型。我们发现GR和NDGP模型之间的显着差异的气体,恒星和暗物质的功率谱和关联函数高达$\sim 25$ %的大尺度。与标准宇宙学模型($Λ$ CDM)中重子效应的影响类似,重子效应可以对整体物质分布的聚集产生重大影响,其符号取决于尺度。通过研究这些模型中修正引力和星系反馈之间的简并性,我们发现这两种对物质聚集的物理效应可以完全分离,从而可以准确预测包含重子效应的物质功率谱,而无需运行流体动力学模拟。根据braneworld模型,我们发现与GR的差异高达$\sim15$ %的星系属性,如恒星晕质量比,星系恒星质量函数,气体分数和恒星形成率密度。第五种力的振幅会因晕内重子的存在而减小,但在$\sim0.1$乘以晕…
2021-06-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Fundamental Test for Galaxy Formation Models: Matching the Lyman-$α$ Absorption Profiles of Galactic Halos over Three Decades in Distance
星系形成主要取决于环星系介质(CGM)中气体的物理状态及其与星系际介质(IGM)的界面,这取决于IGM的流入和超新星或活动星系核反馈的流出之间的复杂相互作用。星系晕周围的平均Lyman α(Ly-a)吸收轮廓是探测其气体环境的有力工具。我们比较预测从Illustris和Nyx流体动力学模拟与周围的前景类星体,阻尼Ly-A系统,莱曼破裂星系的吸收观察到的。我们展示了如何将大规模BOSS和小规模类星体对测量相结合,以精确地限制横向距离20 kpc $\lesssim b\lesssim$ 20 Mpc的吸收剖面超过三十年。远离星系$\gtrsim2$ Mpc,模拟收敛到相同的配置文件,并提供了一个合理的匹配的意见。这种渐近一致性的出现是因为$Λ$ CDM模型成功地描述了环境IGM,并代表了研究平均吸收曲线的关键优势。然而,模拟之间的显着差异,以及模拟和观测之间存在的规模20千秒差距$\lesssim b\lesssim$ 2 Mpc,说明准确建模和解决星系形成物理的挑战。值得注意的是,这些差异远至$\sim2$ Mpc,表明星系的“影响范围”可以扩展到大约$\sim7$乘以晕维里半径($\sim100$ kpc)。目前的观测在这些尺度上非常精确,因此可以很好地区分不同的星系形成模型。我们表明,Ly-a吸收轮廓主要是敏感的基本的温度-密度关系的扩散气体周围的星系,并认为它因此提供了一个基…
2021-11-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
BIND (Baryonic INpainting with Deep learning): A Field-level Emulator for Galaxy Groups and Clusters
Columbia University(哥伦比亚大学);Flatiron Institute(平顿研究所);Institute of Science and Technology Austria(奥地利科学技术研究所)
BIND利用条件流匹配模型,将仅暗物质暗晕场级映射至流体动力学对应物,在CAMELS模拟上训练,以百分比精度恢复质量场和轮廓,并开源发布。
2026-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA