SatGen -- II. Assessing the impact of a disc potential on subhalo populations
暗物质亚结构的人口统计学特征敏感地依赖于暗物质的性质。最佳地利用这个探头需要准确的理论预测有关的丰度subhaloes。这些预测受到了数值模拟中人为干扰、晕与晕之间的大方差以及结果依赖于星系形成的重子物理的事实的阻碍。特别地，数值模拟已经表明，与仅暗物质的模拟相比，中心盘的形成可以大幅减少子结构的丰度，这归因于由于盘冲击而增强的子结构破坏。我们研究的影响光盘子结构上使用半分析subhalo模型SatGen，准确地模拟潮汐演变的子结构的数值中断，仍然阻碍$N$体模拟。使用样本的10,000合并树银河系般的晕，我们研究了人口统计学的subhaloes下的一系列复合晕盘潜力与前所未有的统计能力。我们发现，整体subhalo丰度是相对不敏感的光盘除了其总质量的属性。对于含有$M_\mathrm{vir}$的$5\%$的椎间盘，相对于无椎间盘的情况，$r_\mathrm{vir}$内的平均次晕丰度被${\lesssim}10\%$抑制，这种差异被晕间方差所掩盖。对于相同的盘质量，在50千秒差距内的subhaloes的丰度减少了${\sim}30\%$。我们认为，光盘主要驱动器过量的质量损失的subhaloes与小pericentric半径和光盘冲击的影响可以忽略不计。
2021-10-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Signatures of Self-Interacting Dark Matter and Subhalo Disruption on Cluster Substructure
本文通过30个宇宙学缩放模拟研究自相互作用暗物质对星系团子晕的影响，发现子晕丰度受抑制但计入瓦解子晕后可与冷暗物质调和，并论证利用星系团外围子晕的弱引力透镜信号可在未来将自相互作用截面约束到约1 cm²/g水平。
2021-06-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Statistics of Dark Matter Substructure: I. Model and Universal Fitting Functions
我们提出了一个新的，半解析模型描述的暗物质subhaloes的演变。该模型使用合并树，使用帕金森等人（2008年）的方法构建，以描述吸积时的质量和红移，随后使用轨道平均质量损失率的简单模型进行演化。该模型是非常快的，对待subhaloes的所有订单，占分散在轨道属性和晕浓度，并使用一个简单的配方，以转换subhalo质量的最大圆周速度。在数值模拟中，该模型准确地再现了平均晕下质量和速度函数。推断的次晕质量损失率意味着，平均暗物质次晕失去超过80%的质量在其第一径向轨道内的主机晕。我们表明，在subhaloes的总质量分数是密切相关的主机晕的“动态年龄”，定义为自其形成以来已经过去的晕动态时间的数量。利用这个关系，我们提出了适用于任何宿主晕质量、任何红移和任何Λ CDM宇宙学的演化和未演化的次晕质量和速度函数的通用拟合函数。
2014-03-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Segregation of Dark Matter Substructure
我们提出了第一个全面的分析分离的暗物质subhaloes在其主机晕。使用数值模拟，我们研究了12个不同的subhalo属性的轨道能量和晕中心半径（在真实空间以及投影）的隔离。吸积红移使暗晕强烈分离，这是其宿主晕由内而外组装的结果。由于较早被吸积的次晕经历了更多的潮汐剥离，在下沉时失去了大部分质量的次晕处于更多的束缚轨道上。在吸积时，深晕的质量和最大圆周速度也有很强的分离。我们证明，这种隔离的一部分已经印在下降的条件。对于大质量的次晕，它随后被动力学摩擦所推动，但仅在它们的第一个径向轨道期间。这两种效应的影响被抵消，不过，事实上，更大的吸积质量的subhaloes吸积后。由于潮汐剥离，subhaloes揭示了很少或没有分离的现代质量或最大圆周速度，而相应的扭矩导致subhaloes在更多的约束轨道有较小的自旋。有一个微弱的倾向，形成较早的subhaloes被隔离向他们的主机晕，这是一个间接的后果，即（子）晕形成时间与其他相关的中心，强烈隔离的属性。我们讨论了我们的研究结果的星系群和星系团的卫星星系的隔离的影响。
2015-10-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Disruption of Dark Matter Substructure: Fact or Fiction?
准确预测暗物质（DM）亚结构的人口统计特征对于天体物理学的许多领域，包括引力透镜、星系演化、晕占据建模以及限制暗物质的性质都具有至关重要的意义。由于其强烈的非线性性质，DM子结构通常使用N体模拟建模，这表明大部分DM子晕发生完全破坏。在本文中，我们使用分析估计和理想化的数值模拟来研究这种破坏是否主要是物理的，由于潮汐加热和剥离，或数值（即，人造的）。我们表明，与天真的期望，subhaloes，经历超过subhalo的结合能，$|E_{\rm b}|$的潮汐冲击$ΔE$，不进行中断，即使当$ΔE/|E_{\rm b}|$是100大。沿着同样的路线，与文献中现有的主张相反，从DM次晕的外围瞬间剥离物质也不会导致其完全破裂，即使瞬时残留物具有正结合能。此外，我们表明，潮汐加热由于高速（脉冲）遇到其他subhaloes（“骚扰”），是可以忽略不计的潮汐效应相比，由于主机晕。因此，我们的结论是，在重子过程的情况下，CDM子结构的完整的物理破坏是非常罕见的，因此，在数值模拟中的大多数破坏必须是人为的。我们讨论了各种过程，已与数值overmerging，并得出结论，不充分的力软化是最有可能的罪魁祸首。
2017-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark Matter Subhalos in the Ursa Minor Dwarf Galaxy
通过数值模拟，我们研究了小熊座冷恒星团的溶解时间尺度，由于相混合和引力相遇的组合与小熊座晕中的致密暗子结构。我们比较两种情况;一种是暗晕由光粒子的平滑质量分布组成，另一种是暗晕以子结构（subhalos）的形式包含10%的质量。在一个光滑的晕中，如果暗物质晕有一个大的核心，恒星团可以存活一个哈勃时间。相比之下，当添加点质量暗子结构时，团块几乎不能存活\sim 1.5 Gyr。这些结果对矮星系尺度的Λ-冷暗物质假设进行了有力的检验。
2012-07-24 astro-ph.CO 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
Tidal evolution of dark matter annihilation rates in subhalos
当暗物质晕合并在一起产生更大的结构时，它们通过等级聚类而增长。在这些合并过程中，较小的晕可以作为较大晕的子晕存在，因此今天的星系级晕可能拥有丰富的子结构。这种亚结构可以极大地提高宿主晕内暗物质湮灭的速率，但这种提高的精确程度受到这些subhalos生存前景的不确定性的影响。特别是，潮汐力会逐渐从光晕中剥离物质，减少它们的湮灭信号，并可能摧毁它们。在这项工作中，我们使用高分辨率的理想化的$N$体模拟开发和调整的模型，可以预测这种潮汐演化的影响，在subhalos的湮灭率。该模型预测了一个subhalo的湮灭率的时间演化作为主机subhalo系统的三个物理激励参数的函数：注入到subhalo粒子每轨道的主机，拉伸压缩潮汐力的比率，和径向分布的subhalo内的潮汐加热的能量。我们的模型将提高预测来自暗物质子结构的湮灭信号的大小和形态的准确性。此外，我们的参数化可以描述的时间演化的其他subhalo属性，所以它的影响，了解方面的subhalo潮汐演化超越湮灭率。
2019-09-03 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
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
Statistics of Dark Matter Substructure: III. Halo-to-Halo Variance
我们提出了一个前所未有的统计权力的研究晕晕方差的暗物质子结构。使用N体模拟和半解析模型相结合，我们调查的方差subhalo质量分数和subhalo职业数，重点是这些统计数据如何与晕形成时间的比例。我们表明，次晕的质量分数，f_sub，主要是一个函数的晕形成时间，与早期形成的晕具有较少的子结构。在固定的形成红移下，平均f_sub几乎与晕质量无关，因此f_sub的质量依赖性主要是更大质量的晕聚集的表现。我们比较观测约束f_sub从引力透镜我们的模型预测和模拟结果。尽管推断的f_sub显著高于中值LCDM预测，但由于晕圈间方差，它们落在第95百分位数内。我们发现，当亚晕的晕占据分布，P（N| M），对于大的是超泊松的，这是一个很好的结果，对于<2，它变成亚泊松的。<N><N>忽略非泊松性会导致星系团的系统误差只有百分之几，并且具有复杂的尺度和光度依赖性。早期形成的晕具有P（N| M）更接近泊松分布，这表明亚晕的动力学演化驱动统计向泊松分布。与最近的一个说法相反，选择具有固定质量和固定结构红移的晕，亚晕占据统计的非泊松性并不会消失。最后，我们使用subhalo职业统计，把宽松的限制银河系晕的质量和形成红移。利用对最大质量卫星V_max的观测约束，我们推断在90%置信度下，0.25 <M_vir/10^12M_sun/h <1.4和0.1 <z_f <1.4。
2016-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Tidal Tracks and Artificial Disruption of Cold Dark Matter Halos
我们描述了一个简单的扩展到现有的模式，潮汐加热的暗物质subhalos考虑到二阶项的脉冲近似潮汐加热。我们表明，这个修订后的模型可以准确地匹配的潮汐轨道，沿其subhalos演变的高分辨率N体模拟测量。我们进一步证明，当一个恒定密度的核心被引入到一个subhalo，这个模型是能够定量地再现的N体subhalos有限分辨率效应所产生的演变和人为破坏。结合这些结果，我们证实了以前的工作表明，在N体模拟中的人为破坏可能会导致在宿主晕的内部区域的subhalo质量函数的因子2低估，并在整个维里体积减少10- 20%。
2022-09-22 astro-ph.GA
And In The Darkness Unbind Them: High-Resolution Simulations of Dark Matter Subhalo Disruption in a Milky Way-like Tidal Field
我们比较了高分辨率模拟的结果，个别暗物质subhalos演变的外部潮汐场，重子球和磁盘组件，平均暗物质粒子质量是三个数量级小于宇宙学放大模拟的星系形成。通过Lactea II模拟是用来设置我们的初始条件，并提供了一个基础，为我们的模拟subhalos在一个暗物质-只有潮汐场，而一个观测动机的银河系模型是用于潮汐场，是由一个暗物质晕，恒星盘，和恒星隆起。我们的模拟结果表明，包括恒星成分的潮汐场的结果在银河系中的subhalos的数量只有$65\%$的$Λ$冷暗物质（$Λ$ CDM）的预测。对于具有小近心点（$(r_p \lesssim 25$ kpc）的次晕，次晕丰度进一步降低到$40\%$，幸存的次晕密度较低，并具有切线各向异性轨道分布。相反，具有较大近心点的subhalos受潮汐场中恒星成分的影响最小，外部subhalos的总数为$Λ$ CDM预测的$\approx 75\%$。外晕的密度与$Λ$ CDM的预测相当，其中晕具有各向同性的轨道分布。这些比率高于以前的研究中发现的那些比率，这些研究包括重子物质的影响，重子物质受到低分辨率引起的虚假破坏的影响。
2020-12-17 astro-ph.GA
Anomalies in Time Delays of Lensed Gravitational Waves and Dark Matter Substructures
冷暗物质的分级大尺度结构的形成的情况下预测的存在丰富的subhalos周围的大型星系。然而，观测到的矮星系的数量与理论预测相差甚远，这表明大多数的暗晕可能是黑暗的或相当微弱的。引力透镜是一种强有力的工具，可以直接探测质量分布，而不管它是可见的还是暗的。强透镜类星体系统中的时间延迟异常与探测星系中暗物质亚结构的通量比异常是互补的。在这里，我们建议，透镜引力波检测的第三代地面探测器与相当准确的时间延迟测量可能是一个更好的工具，这项研究比传统的技术。结合高质量的图像的透镜的主机星系的电磁对应测量，透镜GW信号可以使系统误差所造成的暗物质子结构检测在百分之几的水平，这取决于它们的质量函数，内部分布的subhalos和透镜系统的配置。
2018-09-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Sensitivity of strong lensing observations to dark matter substructure: a case study with Euclid
我们介绍了一种机器学习方法，用于估计强透镜观测对透镜中暗物质晕的敏感性。我们的训练数据包括椭圆幂律透镜，哈勃深场源，外部剪切，噪声和PSF的欧几里得VIS仪器。我们使用$v_\mathrm{max}$-$r_\mathrm{max}$关系设置亚晕的浓度。然后，我们估计的暗物质subhalo的$16{,}000$模拟强透镜观测的深度和分辨率类似于欧几里德VIS图像的敏感性。我们发现，与$3σ$检测阈值，$2.35$百分之像素内的两倍爱因斯坦半径是敏感的subhaloes与质量$M_\mathrm{max}\leq 10^{10}M_\odot$，$0.03$百分之敏感的$M_\mathrm{max}\leq 10^{9}M_\odot$，和，灵敏度的极限被发现是$M_\mathrm{max}=10^{8.8\pm0.2}M_\odot$。使用我们的灵敏度图并假设CDM，我们估计在整个样本中，类欧几里得镜片将产生每个镜片的$1.43^{+0.14}_{-0.11}[f_\mathrm{sub}^{-1}]$可检测的亚晕，但在最敏感的镜片中，这增加到每个镜片的$35.6^{+0.9}_{-0.9}[f_\mathrm{sub}^{-1}]$。估计值以子结构质量分数$f_\mathrm{sub}^{-1}$的倒数为单位给出。假设使用$f_\mathrm{sub}=0.01$，一般情况下，每…
2023-02-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Bloodhound Unleashed: Particle-based Substructure Tracking for Cosmological Simulations
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；University of Southern California（南加州大学）
Bloodhound算法通过改进的子结构跟踪方法，在宇宙模拟中更准确地追踪暗物质晕内子晕，从而提高对暗物质性质和银河卫星系的研究能力。
2026-03-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detection of substructure with adaptive optics integral field spectroscopy of the gravitational lens B1422+231
强引力透镜可以用来探测低质量的subhalos，根据图像通量和位置的偏差，从什么可以实现一个平滑的质量分布。到目前为止，这种方法一直受到限制的（无线电大声，微透镜免费）系统，可以分析的存在下的子结构的数量很少。利用引力透镜B1422+231，我们证明了自适应光学积分场光谱学也可以用来探测暗子结构。我们分析获得的数据与OSIRIS的凯克我望远镜，使用贝叶斯方法，占有关的不确定性的点扩散函数和图像的位置在单独的曝光。窄线[OIII]通量测量的透镜图像是一致的，在无线电中测量，并显示出显着的偏差，从预期的平滑的质量分布，与扰动的低质量晕的存在相一致。详细的透镜模拟表明，当透镜被模拟为一个系统时，图像通量和位置的拟合明显更好，该系统除了主晕之外还包含一个扰动子晕，而不是由主晕本身来模拟，这表明子结构的显著检测。在600 pc范围内的扰动质量的68%置信区间分别为：8.2 $^{+0.6}_{-0.8}$，8.2 $^{+0.6}_{-1}$和7.6 $\pm0.3$ $\log_{10}$ [M $_{\rm{sub}}$ /M $_\odot$ ]，对于单一等温球，伪Jaffe和NFW质量分布。这种方法可以扩展到几乎所有的四重成像类星体的流量比异常的研究，因此提供了很大的潜力，以提高在不久的将来确定的晕下质量函数。
2014-05-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Effects of $Λ$CDM Dark Matter Substructure on the Orbital Evolution of Star Clusters
我们提出了一个全面的研究如何扰动由于分布的$Λ$ CDM暗物质subhalos可以导致星团偏离轨道。通过大量的无质量试验粒子模拟，我们发现：（1）质量小于$10^8 M_{\odot}$的暗晕对试验粒子轨道的影响可以忽略不计;（2）扰动只在子结构分数为$f_{sub} \geq 1\%$的环境中才导致轨道偏差;（3）来自密度较大的暗晕的扰动产生较大的轨道偏差，（4）相对于背景潮汐场较强的次晕扰动导致较大的轨道偏差。为了预测测试粒子轨道能量$σ_e(t)$的变化如何随时间的推移而增加，我们测试了来自单质量subhalo种群的理论的适用性，其中subhalos有一个质谱。我们发现$σ_e(t)$可以预测测试粒子演化的质量谱的subhalos假设subhalos都有质量等于平均subhalo质量，并通过使用当地的平均subhalo分离，以估计由于subhalo相互作用的测试粒子速度的变化。此外，轨道距离$r$处的轨道距离变化可以通过$σ_r=2.98 \times 10^{-5} \pm 8 \times 10^{-8} (\rm kpc^{-1} km^{-2} s^{2}) \times r \times σ_e$计算，其中关于最佳拟合线的色散等于0.08 kpc。最后，我们得出结论，在100千秒差距的银河系类星系的轨道内的集群经历的变化不大于$2\%$在其溶解时间。
2021-02-22 astro-ph.GA
Tidal disruption of fuzzy dark matter subhalo cores
我们研究潮汐剥离的模糊暗物质（FDM）subhalo核心使用模拟的薛定谔-泊松方程和分析的动力学潮汐中断，突出与标准的冷暗物质的差异。在潮汐半径之外的质量损失迫使核心放松到一个不那么紧凑的配置，降低潮汐半径。由于孤立子核心的特征半径与其质量成反比，一旦其中心密度下降到轨道半径内宿主平均密度的$4.5$倍以下，潮汐剥离就会导致失控效应和核心的快速潮汐破坏。此外，我们发现，核心是变形成一个潮汐锁定的椭圆体，增加偏心率，直到它完全被打乱。使用的核心质量损失率，我们计算的最小质量的核心，可以生存几个轨道不同的FDM粒子质量，并将其与观测到的银河系中的卫星星系的质量。
2018-03-07 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Dissecting the Evolution of Dark Matter Subhaloes in the Bolshoi Simulation
我们提出了一个全面的分析暗物质subhaloes在宇宙学Bolshoi模拟的演变。我们确定了一套完整的12个独特的进化通道，其中subhaloes演变之间的模拟输出，并研究其相对重要性和人口统计。我们表明，瞬时质量和最大圆周速度的个人subhaloes是非常嘈杂的，尽管使用一个复杂的，基于相空间的晕发现。我们还表明，subhaloes经历频繁的穿透遇到其他subhaloes（平均约每动力学时间一个），和subhaloes的远心位于其主机（“弹出”或“后溅”晕）的维里半径以外的经验潮汐力，修改他们的轨道。这导致宿主晕之间的平均次晕交换率约为0.01/Gyr（目前）。此外，我们发现，有三个不同的中断渠道，其中subhaloes下降到低于模拟的质量分辨率限制，其中subhaloes合并与他们的主机晕主要由动力学摩擦驱动，和其中subhaloes突然解体。我们估计，在Bolshoi模拟中，大约80%的次晕破裂是数值的，而不是物理的。这种过度合并对于使用数值模拟来解释小规模聚集或任何其他对暗物质子结构的详细人口统计敏感的研究来说都是一个严重的障碍。
2016-11-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining Dark Matter in Galactic Substructure
探测银河系子结构或暗晕中的暗物质湮灭信号是高能伽马射线实验的一个重要挑战。在本文中，我们讨论了探测前景相结合的两个不同方面的伽玛射线信号：角分布和光子计数概率分布函数（PDF）。最近（由Lee等人）已经显示了来自subhalos的真正PDF。偏离泊松;我们扩展了这种分析，并从一个详细的Lambda-CDM为基础的模型的subhalos属性的信号PDF。我们结合我们的PDF与银河系和银河系外的扩散伽马射线发射的模型，以获得估计和预测误差的暗物质粒子的属性（质量和湮灭截面）使用费米伽马射线太空望远镜。我们比较从真正的PDF获得的估计，从简单的泊松分析。我们发现，虽然这两个估计是unbaised在背景的存在下，从真正的PDF推导出的暗物质属性的错误是~50%小于利用泊松为基础的分析。
2010-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measurement of Substructure from the Kinematics of the GD-1 Stellar Stream
Princeton University（普林斯顿大学）；The Observatories of the Carnegie Institution for Science（卡内基科学研究所天文台）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理学中心）
研究通过分析GD-1恒星流的径向速度分散，探讨暗物质次亚结构对小尺度冷暗物质（CDM）范式的潜在影响，发现流体中高速度分散区域可能表明暗物质次亚结构的存在。
2026-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
An Accurate Comprehensive Approach to Substructure: IV. Dynamical Friction
本文通过解析方法纳入动力学摩擦效应，推导出子晕丰度和径向分布的准确表达式，解释了模拟结果并扩展了其应用范围。
2025-11-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detecting the disruption of dark-matter halos with stellar streams
银河系晕中狭窄的恒星流对暗物质晕下非常敏感，但许多暗物质晕下可能会被潮汐破坏。我计算恒星和暗物质流之间的相互作用，使用分析和$N$体计算，显示干扰对象可以检测到低浓度的subhalos。通过这种效应，我们可以限制晕的块状度，以及单个暗物质流的轨道和当前位置。这将对晕的形成以及对暗物质的直接和间接探测搜索产生深远的影响。
2016-02-10 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Constraining Dark Matter Substructure With Gaia Wide Binaries
我们使用一个目录的恒星双星与广泛的分离（高达1 PC）确定的盖亚卫星限制银河系内的扩展子结构的存在。加热的二进制通过反复遇到的子结构的结果在一个特征分布的二进制分离，允许约束被放置独立的宽二进制的形成机制。在广泛的次晕密度分布，我们表明，次晕的质量$\gtrsim 65 \ M_\odot$和特征长度尺度类似于这些宽的二进制分离不能弥补100%的银河系的暗物质。约束减弱的subhalos具有较大的长度尺度，并依赖于它们的密度分布。对于这样大的subhalos，更高的中心密度导致更强的约束。密度分布与冷暗物质的密度分布相似的暗晕，其密度必须至少是模拟预测的$\sim 5,000$倍，才能受到宽双星目录的约束。
2022-09-16 astro-ph.GA hep-ph
The Three Hundred Project: The gas disruption of infalling objects in cluster environments
我们分析的气体含量的演变落晕在集群环境中的三百项目，收集了324个数值模拟的星系团。我们样本中的晕是在$z=0$的主星系团晕的$5R_{200}$内选择的，总晕质量为$M_{200}\geq10^{11} h^{-1} M_{\odot}$。我们追踪了它们的主要祖先，并研究了它们进入陷落区后的气体演化，我们将其定义为$1-4R_{200}$。使用完整的相空间信息和视线投影来研究我们种群的径向趋势，我们证实了Arthur等人（2019）的结果，并确定了3D中$1.7R_{200}$周围和投影中$R_{200}$的特征半径，在该半径处，下落晕在下落之前几乎失去了所有的气体。分裂的subhalo状态的趋势，我们表明，subhaloes居住在集团质量和低质量的主机晕在下降区域遵循类似的径向气体损失的趋势，作为他们的主机，而subhaloes的集群质量主机晕被剥夺了他们的气体更远。我们的研究结果表明，下落的对象遭受显着的气体中断，相关的时间，因为-infall，集群为中心的距离和主机质量，气体中断，他们的经验是一个组合的subhalo预处理和对象气体耗尽在一个半径的行为像吸积冲击。
2021-01-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Faster than SAM: An empirical model for the tidal evolution of dark matter substructure around strong gravitational lenses
本文提出一种快速经验模型以预测强透镜周围子晕的潮汐剥离、束缚质量函数与密度轮廓，结果与 GALACTICUS 一致且速度从数小时缩短至数秒。
2025-07-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Baryonic impact on the dark matter distribution in Milky Way-size galaxies and their satellites
我们通过比较一个高分辨率的移动网格宇宙学模拟和只考虑暗物质的模拟，研究了重子对银河系大小的晕中暗物质分布的影响。我们确定了与重子有关的三个主要过程--绝热收缩、潮汐破裂和再电离--它们共同塑造了主晕和次晕中的暗物质分布。每个重子过程的相对效应强烈地依赖于次晕质量。对于具有最大圆速度$v_{\rm max} > 35 km/s$的大质量次晕，绝热收缩增加了暗物质浓度，使这些晕不易受到潮汐破坏的影响。对于含有$v_{\rm max} < 20 km/s$的低质量次晕，再电离有效地使其质量平均减少$\approx$ 30%，$v_{\rm max}$减少$\approx$ 20%。对于具有$20 km/s < v_{\rm max} < 35 km/s$的中间暗晕，其质量范围与经典矮椭球体相似，由主星系引起的强潮汐截断降低了它们的$v_{\rm max}$。此外，主星系的恒星盘有效地耗尽了中心区域附近的暗晕。作为再电离和潮汐扰动增加的综合结果，与$\textit{N-}$体模拟相比，流体动力学模拟中的低质量次晕总数几乎减半。我们没有发现矮星系中的暗物质核心，不像以前的研究，采用突发反馈驱动的外流。重子对暗晕丰度和内部结构的重大影响表明，基于$\textit{N}$体模拟的星系形成和演化模型应该包括这些物理过程作为主要组成部分。
2017-01-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Ironing the folds: The phase space chevrons of a GSE-like merger as a dark matter subhalo detector
最近的工作揭示了银河系恒星晕相空间的特征，这可能归因于最后一次大合并。当来自卫星的恒星物质被吸积到它的宿主上时，它的相混合并在相空间中呈现出精细的亚结构。对于一个高偏心率的合并，这个子结构最清楚地表现为$(v_r, r)$空间中的许多包裹的人字形，对应于$(E, θ_r)$空间中的条纹。我们介绍的想法，使用这种子结构作为一种替代subhalo探测器冷恒星流。我们模拟N体合并类似于GSE和评估这些人字形的subhaloes的影响。我们研究它们的变形如何取决于质量，近心点，和subhaloes的数量。为了量化扰动的影响，我们利用在$(E, θ_r)$空间中出现的人字形来引入一个新的量-熨烫参数。我们证明：（1）一次巨大的飞越（$\sim 10^{10}$ M $_{\odot}$）近心点与壳的远心点相当或在壳的远心点之内的次晕使子结构平滑，（2）低质量的单次飞越（$\lesssim 10^8$ M $_{\odot}$）的影响可以忽略不计，（3）如果深在电势内，则从$10^7-10^{10}$ M $_{\odot}$之间的次晕质量函数导出的多次次晕飞越会造成显著的损害，（4）已知扰动（如人马座）的影响应是可探测的，并对其初始质量提供限制。对次晕人口的敏感性表明，我们应该能够对银河系的次晕质量函数设定一个上限。
2022-12-05 astro-ph.GA
Universal numerical convergence criteria for subhalo tidal evolution
Yale University（耶鲁大学）；National Taiwan University（台湾大学）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）
本文提出子晕潮汐演化的通用数值收敛准则，通过模拟发现子晕的瞬时潮汐半径需被至少20个单元格或软化长度解析，以避免过早破坏和虚假存活。
2026-01-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Core-collapse, evaporation and tidal effects: the life story of a self-interacting dark matter subhalo
自相互作用暗物质（SIDM）宇宙学承认暗物质（DM）晕密度分布的巨大多样性，从低密度核心到高密度核心塌陷尖点。高中心密度的增长的可能性，在低质量的晕，加速，如果晕是subhalos较大的系统，有有趣的后果小晕搜索与子结构透镜。然而，随着透镜-质量系统（$\sim 10^{13}M_\odot$）中$\lesssim 10^8 M_\odot$子晕的演化，传统的N体模拟在计算上是昂贵的。在这项工作中，我们开发了一种新的混合半解析+N体方法来研究高保真度的SIDM subhalos的演变，从核心形成核心崩溃，在分阶段模拟。我们的方法适用于小的subhalos（$\lesssim 1/1000$主机质量），其中动态摩擦引起的误差是最小的。我们能够捕获的subhalo粒子的蒸发与主机晕粒子的相互作用，尚未被充分探讨的背景下，subhalo核心崩溃的效果。我们发现三个主要的过程驱动下晕演化：下晕内部热外流，主机下晕蒸发，和潮汐效应。只有当热量外流超过蒸发和潮汐加热的能量增益时，晕下中心密度才会增长。因此，蒸发延迟甚至破坏了次晕核的坍缩。我们绘制了参数空间的subhalos核心崩溃，发现它几乎是不可能的驱动核心崩溃的subhalos在SIDM模型与常数截面。任何超紧凑暗子结构的发现与未来的子结构透镜观测有利于额外的自由度，如速度依赖性，在截面。
2022-08-23 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dissipative Dark Substructure: The Consequences of Atomic Dark Matter on Milky Way Analog Subhalos
本研究通过模拟探索原子暗物质对银河系类似体子暗晕的影响，发现其增加中心密度、影响轨道并产生更紧凑的矮星系，为耗散暗物质模型提供首个详细研究。
2025-02-25 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Effects of Dark Matter Substructures on Gravitational Lensing: Results from the Aquarius Simulations
我们使用高分辨率的宝瓶座模拟银河系大小的晕在LCDM宇宙学研究暗物质子结构对引力透镜的影响。每个晕在其维里半径内可以分辨出约10^8个粒子（质量分辨率约为10^3-4 M_sun/h）。质量大于10^5 M_sun/h的次晕被很好地分辨出来，比以前的透镜研究至少提高了两个数量级。我们将重子组件建模为赫恩奎斯特配置文件和帐户的暗物质通过绝热收缩的响应。我们专注于“异常”的通量比问题，特别是对违反尖焦散关系由于子结构。我们发现，质量小于~ 10^8 M_sun/h的次晕在引起通量异常方面起着重要作用;这种低质量的次晕在以前的研究中一直没有得到解决。不同晕之间和同一晕的不同投影之间的预测通量比有很大的分散性。在某些情况下，预测的异常通量比的频率与射电透镜观察到的频率相当，尽管在大多数情况下并非如此。模拟再现所观察到的尖瓣透镜违规的概率约为0.001。因此，我们的结论是，在宝瓶座晕的中心区域的子结构的量是不够的，以解释所观察到的频率违反尖焦散关系。这些结论完全是基于我们的暗物质模拟，忽略了重子对次晕生存能力的影响。
2009-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Effects of Dark Matter and Baryonic Physics on the Milky Way Subhalo Population in the Presence of the Large Magellanic Cloud
鉴于最近的事态发展，我们了解的大麦云云（LMC）对银河系（MW）的暗物质subhalo人口的影响，我们比较了暗物质和重子物理学的签名在MW系统中的subhalo与现实的LMC类似物。特别是，我们研究了自相互作用的暗物质（SIDM），温暖的暗物质（WDM），和银河系盘上的峰值最大圆速度（$V_{\mathrm{peak}}$）功能，径向分布和空间分布的MW和LMC相关的subhalos使用宇宙学暗物质-只有放大模拟MW+LMC系统。对于一个固定丰度的subhalos预计主机矮星系（$V_{\mathrm{peak}}\gtrsim 20\ \mathrm{km\ s}^{-1}$），SIDM和WDM可以产生类似的质量依赖抑制subhalo $V_{\mathrm{peak}}$功能，而磁盘中断是质量无关的。在MW的内部区域的Subhalos优先中断的自相互作用和磁盘，而在WDM的抑制是径向独立的。与LMC相关的subhalos的相对丰度没有强烈的磁盘中断或WDM的影响，但显着抑制在SIDM由于与LMC在早期的自我相互作用，并与MW在LMC下沉在晚些时候，擦除空间各向异性的MW subhalo人口。这些结果提供了途径来区分暗物质和重子物理相结合的MW和LMC subhalo人口即将到来的卫星星系和恒星流的观测探测的属性。
2021-10-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Modelling self-interacting dark matter substructures I: Calibration with N-body simulations of a Milky-Way-sized halo and its satellite
我们研究了自相互作用暗物质（SIDM）模型中银河系大小的主晕中$\sim10^9 M_\odot$质量的单次晕的演化。我们执行暗物质的N-体模拟的动态演化的个体subhaloes轨道其主机通过改变自散射截面（包括速度依赖的情况下），subhalo轨道，和内部属性的subhalo。我们校准重力热流体模型预测孤立的SIDM晕的球形质量密度分布的时间演化与模拟。我们发现，潮汐效应的SIDM subhaloes可以描述的碰撞较少的冷暗物质（CDM）的情况下开发的框架，但由于潮汐剥离的质量损失需要一个较短的典型的时间尺度来解释我们的SIDM模拟结果。只要横截面小于$\sim10\, \mathrm{cm}^2/\mathrm{g}$，并且次晕的初始态被设置在由标准$Λ$ CDM宇宙学预测的红移为$\sim2$的$2σ$能级散射内，我们的模拟就不会表现出10 Gyr次晕中心密度的重力热塌缩的显著特征。我们开发了一个半解析模型的SIDM subhaloes在一个时间演变的密度核心的主机与潮汐剥离和自散射冲压压力的影响。我们的半解析方法提供了一个简单，高效和物理直观的预测SIDM subhaloes，但需要进一步改进，以考虑重子效应的主机和重力热不稳定性加速潮汐剥离效应。
2022-09-06 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Subhalo statistics of galactic halos: beyond the resolution limit
我们研究的子结构人口银河系（MW）的质量晕在$Λ$ CDM宇宙学使用一种新的程序外推subhalo数统计超出N体模拟的分辨率限制。该技术恢复的平均值和方差的晕下丰度，但不是它的空间分布。它扩展了动态范围，在此范围内可以进行精确的统计预测，相当于以50倍的分辨率进行模拟，而无需额外的计算成本。我们将这种技术应用于MW质量的晕，但它可以很容易地应用于任何质量的晕。我们发现高达$20\%$更多的子结构中MW质量晕比以前的研究中发现的。我们的分析降低了质量的MW晕需要容纳的观察，MW只有三个卫星的最大圆速度$V_{max}\ge30 km/s$在$Λ$ CDM宇宙学。具有类似于MW中的亚晕布居的概率对于维里质量为$20\%$，对于质量大于$M_{200}=2\times10^{12} M_\odot$的晕为$M_{200}=1\times10^{12} M_\odot$，几乎为零。
2014-10-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic-web Environmental Impacts on the Halo Substructure Boosts to Dark Matter Annihilation Signals
Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心）
研究探讨了宇宙网环境对暗物质晕子结构的影响，通过模拟校准的环境依赖比例计算了不同环境下的子晕增强因子，发现环境对暗物质湮灭信号有显著调节作用。
2026-10-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological zoom-in simulation of fuzzy dark matter down to z = 0: tidal evolution of subhaloes in a Milky Way-sized halo
本研究利用GAMER-2代码的流体-波混合方案，对银河系大小的FDM暗晕开展z=0以下的宇宙学缩放模拟，揭示了FDM亚晕的潮汐演化特征与核结构规律，验证了代码解析非线性FDM子结构的能力。
2025-05-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cold Dark Matter Substructures in Early-Type Galaxy Halos
我们目前的初步结果，从“波诺”放大数值模拟的暗物质子结构在大规模的椭圆。两个非常高分辨率的暗物质晕与$M_{\rm vir}=1.2\times 10^{13}$ $M_{\odot}$和$M_{\rm vir}=6.5\times 10^{12}$ $M_{\odot}$和不同的（“暴力”与“静止”）组装历史已被模拟到$z=0$在$Λ$ CDM宇宙学中，共有921，651，914和408，377，544粒子，分别。在维里半径范围内，自结合$M_{\rm sub}>10^6$ $M_{\odot}$子晕的总质量分数在当前时期为15%的暴力主机和16.5%的安静的。在$z=0.7$，这些分数分别增加到19%和33%，因为最近吸积的卫星不太容易被潮汐破坏。在投影中，在距离两个晕中心$R/R_{\rm vir}=0.02$（$\sim 5-10$ kpc）的子结构表面质量密度的平均分数范围从0.6%到$\gtrsim 2$ %，显着高于银河系大小的晕模拟中测得的。具有$M_{\rm sub} < 10^9$ $M_{\odot}$的次晕对预计质量分数的贡献在总量的五分之一和三分之一之间，在静止宿主中发现的份额最小。我们评估重子效应的影响，通过双，低分辨率的流体动力学模拟，包括金属依赖的气体冷却，恒星形成，和延迟辐射冷却计划超新星反馈。重子收缩产生了超等温的总密度分布，并增加了主宿主内部区…
2016-05-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Substructure and galaxy formation in the Copernicus Complexio warm dark matter simulations
我们使用Copernicus Complexio（COCO）高分辨率$N$ -体模拟来研究小尺度结构在标准冷暗物质（CDM）模型中的特性差异，以及在一个模型中，该模型的初始密度波动功率谱与热产生的暖暗物质（WDM）粒子或质量为7 keV且具有稀薄生成参数$L_6=8.7$的无菌中微子一致。后者对应于“最冷”的模型，这种无菌中微子质量与最近检测到的3.5千电子伏X射线线的粒子衰变产生的识别兼容。CDM和WDM预测非常不同的数量密度的subhaloes与质量$\leq 10^9\,h^{-1}\,M_\odot$，虽然他们预测类似的，几乎普遍的，归一化的subhalo径向密度分布。在这两个模型中的晕和subhaloes有尖状NFW的配置文件，但WDM subhaloes低于功率谱中的截止尺度（对应于最大圆速度$V_{\mathrm{max}}^{z=0} \leq50~\mathrm{kms}^{-1}$）是不太集中比他们的CDM同行。我们使用GALFORM半解析模型的星系形成的可观察到的属性进行预测。两个模型都预测了银河系卫星的光度函数与观测结果一致，尽管WDM模型预测的非常微弱的卫星较少。然而，这个模型预测在红移$z>7$的紫外亮星系比CDM略多，但两者都与观测结果一致。引力透镜提供了区分模型的最佳前景。
2016-10-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fluctuations of the gravitational field generated by a random population of extended substructures
大量的扩展子结构产生完全由函数$p({\bf F})$指定的随机引力场，该函数定义了示踪粒子在间隔${\bf F},{\bf F}+ d\bf F$内经历力$\bf F$的概率。本文提出了一种直接从已知质量和尺寸函数的子结构数密度导出随机涨落谱的统计方法。应用于银河系大小的晕的冷暗物质模拟中发现的subhalo人口表明，虽然合力分布由最大的卫星控制，但{ \it潮汐}场的波动完全由最小和最丰富的subhalo控制。根据这一结果，我们讨论了观测实验，可能是足够敏感的银河系潮汐波动探测“黑暗”低端的subhalo质量函数和约束粒子质量的温暖和超轻轴子暗物质模型。
2017-12-04 astro-ph.GA
Dents in the Mirror: A Novel Probe of Dark Matter Substructure in Galaxy Clusters from the Astrometric Asymmetry of Lensed Arcs
School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院）；Department of Astronomy and Astrophysics, University of Chicago（芝加哥大学天体物理学系）；Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校物理与天文系）；Department of Physics, University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校物理系）
本文提出利用透镜弧的天体测量不对称性研究星系团中的暗物质子结构，通过统计方法约束子晕质量分数，验证方法在不同条件下可靠性，适用于JWST观测。
2026-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
How well can cold-dark-matter substructures account for the observed radio flux-ratio anomalies?
观测到的和模型预测的射电通量比之间的差异在一些四倍透镜类星体中可以看到。对这些异常现象最有利的解释是，透镜星系中存在的CDM子结构扰动了透镜势，改变了图像放大率，从而改变了通量比。到目前为止，还没有达成共识，是否预测的CDM子结构丰度充分说明透镜通量异常观测。准确的建模依赖于一个真实的镜头样本，镜头环境和内部结构和子结构。在本文中，我们构建样本的广义和特定的镜头潜力，我们添加（重新缩放）subhalo人口从银河系尺度的宝瓶座和集群规模的凤凰模拟套件。我们进一步研究了透镜效应的质量低于模拟分辨率限制几个数量级的subhalos。所得到的通量比分布进行比较，目前最好的无线电透镜的样本。在B 0128 +437、B 0712 +472和B1555+375中观察到的异常更有可能是由传播效应或过度简化的透镜建模引起的，其迹象已经在数据中看到。在具有紧密位置的像三联体/像对的四重星系中，MG 0414 +0534的异常通量比可以通过在其宏观透镜势中加入CDM subhalos来重现，其概率为5%-20%;对于B 0712 +472，B1422+231，B1555+375和B2045+265，这些概率仅为百分之几。因此，我们发现，CDM子结构是不可能的全部原因，无线电流量异常。我们讨论了其他可能的影响，也可能在工作。
2015-01-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Till the core collapses: the evolution and properties of self-interacting dark matter subhalos
本文提出一种分层模拟框架高效研究SIDM子晕演化，揭示核心坍缩条件及其在透镜观测中的独特特征，并表明子晕核心坍缩可解释哈勃望远镜发现的超陡密度轮廓。
2025-09-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Dark Matter Subhalos, Strong Lensing and Machine Learning
我们研究了将机器学习技术应用于强透镜星系图像的可能性，以检测透镜系统内暗物质子晕光谱中的低质量截止。我们生成的透镜图像的系统包含在七个不同的类别对应于较低的质量截止范围从$10^9M_\odot$到$10^6M_\odot$的子结构。我们使用卷积神经网络对这些图像进行多分类排序，并看到该算法能够正确识别一个数量级内的较低质量截止值，准确率超过93%。
2020-05-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark Matter Substructure Detection Using Spatially Resolved Spectroscopy of Lensed Dusty Galaxies
我们研究如何强大的尘埃，恒星形成星系的前景星系透镜可以作为一个探测器的暗物质晕子结构。我们发现，透镜源的空间分辨光谱允许显着改善透镜参数的测量。特别是，我们发现，建模的完整，三维（角位置和径向速度）的数据可以显着促进子结构检测，增加了灵敏度的可观测量较低的质量subhalos。我们进行了模拟早期ALMA（周期1）观察到的透镜尘埃源，并使用Fisher矩阵分析，研究参数退化和质量检测限的这种方法。我们发现，即使在保守的假设下，也有可能在大多数透镜DSFG中探测到~ 10^8 M_{\odot}的银河系暗物质亚晕。具体而言，我们发现，在典型的DSFG透镜中，如果子结构的丰度与先前的透镜结果一致，则在每个透镜中检测到M>10^8 M_{\odot}的子结构的概率为~ 55%，并且具有超过5 σ的检测显著性。整个ALMA阵列的灵敏度和分辨率大大提高，应能大大改善这些估计。考虑到南极望远镜等巡天望远镜提供的约100个镜头样本，我们对典型星系晕中暗物质子结构的理解将在未来几年内大幅提高。
2012-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Can tides disrupt cold dark matter subhaloes?
暗物质在次千秒差距尺度上的成团性对潮汐演化和次晕的生存具有高度的敏感性。与以前的研究一致，我们表明，N体实现冷暗物质subhaloes与中心发散密度尖点形成人工恒定密度核心的模拟分辨率极限的规模。这些密度核心驱动人工潮汐破坏的subhaloes。我们运行控制模拟潮汐演变的一个单一的subhalo，我们反复重建的密度尖点，防止人为破坏。这使我们能够跟踪任意大部分潮汐剥离质量的次晕演化。基于这个数字的证据结合简单的动力学参数，我们认为，尖状暗物质subhaloes不能完全中断平滑的潮汐场。将恒星模拟为潜在势的无碰撞示踪物，我们进一步研究了银河系矮球状星系的潮汐演化。使用模型的杜鹃III矮作为一个例子，我们表明，潮汐可以剥离矮星系到太阳光度。这些残余的“微星系”看起来像是一群年龄相近的贫金属、低质量恒星的共同运动，嵌入在亚千秒差距的暗物质暗晕中。
2019-12-12 astro-ph.GA
Mapping substructure in the HST Frontier Fields cluster lenses and in cosmological simulations
我们绘制了哈勃太空望远镜前沿场计划（HSTFF）观察到的前三个集群中的透镜推断子结构：Abell 2744（z = 0.308），MACSJ 0416（z = 0.396）和MACSJ 1149（z = 0.543）。统计解决暗物质subhaloes下降到~10^{9.5}太阳质量，我们比较派生的subhalo质量函数（SHMF）的理论预测，从分析模型和数值模拟在λ冷暗物质（LCDM）宇宙学。模仿我们在HSTFF中的观测星团成员选择标准，我们报告了40年来在次晕质量（10^{9-13}太阳质量）中SHMF的振幅和形状的极好一致性。投影效应似乎不会引入显着的错误，从模拟SHMF的确定。在星系团尺度上，我们没有发现类似于本星系团中卫星缺失问题的子结构危机的证据，但发现计数匹配的HSTFF SHMF在M_{sub halo} / M_{halo} ~ 10^{-5}之间具有极好的一致性。然而，我们发现的径向分布的子晕推断HSTFF集群透镜相比，从模拟集群的测定的差异。这表明，虽然选定的模拟集群匹配的HSTFF样品的质量，他们没有充分捕捉这些观察到的集群透镜的动力学特性和复杂的合并形态。因此，HSTFF集群可能是在一个短暂的进化阶段，目前在宇宙学模拟采样不足。在集群透镜的暗物质子结构的丰度和质量函数继续提供一个重要的测试LCDM范式，目前我们发现模型预测和观测之间没有紧张关系。
2017-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Weak gravitational lensing as a probe of physical properties of substructures in dark matter halos
提出了一种利用弱引力透镜在星系群或星系团外围区域选择卫星星系的新方法。该方法是基于理论上的期望，切向剪切图案卫星星系周围会出现负值的偏移距离的中心的主晕。因此，我们可以定位的卫星星系的统计偏移距离的几个透镜平滑尺度，通过使用标准的重建表面质量密度图从弱透镜观测。我们使用高分辨率的宇宙学模拟来测试这个想法。我们表明，subhalos从主机晕的中心分离成功地定位，即使没有假设的中心的位置。对于一些这样的晕，特征质量和偏移长度也可以在统计的基础上估计。我们进行费舍尔分析，以显示如何以及即将到来的弱透镜调查可以约束卫星星系的质量密度分布。对于天空覆盖范围为20，000平方度的大型综合巡天望远镜来说，对于z=0.15时质量为10^14 Msun/h的星系团，星系团外部区域的成员星系质量可以被限制在约0.1 dex的精度。最后，我们探讨了质量范围在10^11-10^13 Msun/h的浅晕潮汐剥离特征的可探测性。
2014-12-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
A unified model for the spatial and mass distribution of subhaloes
N体模拟表明，在暗物质晕内部生存的子结构遵循质量和径向数密度的普遍分布。我们表明，一个简单的分析模型可以解释这些subhalo分布，由于潮汐剥离，越来越多地减少了质量的subhaloes减少晕中心的距离。作为一个出发点，任何给定的落入质量的subhaloes的空间分布被证明是在很大程度上无法区分的主机晕的整体质量分布。使用物理动机的统计描述的量的质量剥离从个人subhaloes，该模型充分描述了联合分布的subhaloes在最终质量，下落质量和半径。因此，它可以用来预测几个派生的分布，涉及这些量的组合，包括但不限于，通用的subhalo质量函数，subhalo空间分布，引力透镜配置文件，暗物质湮灭辐射配置文件和助推因子。这个模型澄清了一个常见的混乱时，比较星系和subhaloes的空间分布，所谓的“反偏见”，作为一个简单的选择效应。我们在http://icc.dur.ac.uk/data/上提供了一个Python代码SubGen，用于使用subhalo填充halo
2015-12-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Dark Census: Statistically Detecting the Satellite Populations of Distant Galaxies
在基于冷暗物质范式的标准结构形成方案中，星系晕被预测包含大量的暗物质晕下。虽然暗晕中最大的成员可以作为发光的卫星出现，并在光学测量中被发现，但确定低质量和大部分黑暗的暗晕的存在已被证明是一项艰巨的任务。星系尺度的强引力透镜已经成功地用于研究明亮背景源的透镜图像附近的质量子结构。然而，在典型的星系尺度透镜中，强透镜区只覆盖透镜暗物质晕的一小部分投影区域，这意味着绝大多数暗物质晕不能直接在透镜观测中被探测到。在本文中，我们指出，这一大人口的暗卫星可以集体影响引力透镜观测，因此可能允许他们的统计检测。聚焦于强透镜区以外的星系晕区域，我们从第一性原理计算了存在质量子结构人口的扰动对引力时间延迟和透镜图像位置的统计性质。我们发现，在标准宇宙学的情况下，这些透镜观测量的统计数据很好地近似高斯分布。作为该计算的一部分开发的形式主义是非常普遍的，可以应用于任何晕几何形状和选择subhalo质量函数。我们的研究结果显着降低了在透镜模型中包含大型子结构种群的计算成本，并使得能够使用贝叶斯推断技术来检测和表征遥远透镜星系的分布式卫星种群。
2016-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Do High-Velocity Clouds trace the Dark Matter subhalo population?
在宇宙学和谐模型中，冷暗物质（CDM）的暗晕形成了分层合并成更大质量星系的积木。由于星系际气体是由大质量星系吸积而成的，例如可以观察到银河系周围的高速云（HVC），金属丰度极低，这些气体可以被认为是原始暗物质（DM）暗晕的重子含量。它们起源的另一种可能性是它们来自分裂的卫星星系，但在这种情况下，这些气体云的运动没有伴随着束缚的DM结构。由于HVC被观察到长的气体尾巴和不规则的子结构，进行数值模拟，旨在探索其结构，并将它们与观测结果进行比较。如果HVC被DM subhalos吞没，它们的气体必须离开DM引力势，并在它们的动力学中反映出来。另一方面，纯气体模型的演变和生存必须进行测试，以区分DM主导和DM免费云，并允许其起源的结论。这些模型表明，纯重子HVC与低质量的破坏冲压压力剥离和开尔文-亥姆霍兹不稳定性，而更大的生存，失去了最初的球形和发展显着的子结构，包括彗星拉长柱密度分布（“头-尾结构”）。相反，带有DM暗晕的HVC在90%以上的气体质量仍然束缚和球形的情况下生存下来，像子弹一样接近银河系盘。此外，我们发现，沿彗星的头，尾结构的速度梯度并不一定提供了一个可能性，以区分DM为主，纯气态HVC。模型与观测的比较，让我们得出结论，HVC不嵌入在DM子结构，不跟踪宇宙学subhalo人口。
2012-08-16 astro-ph.GA
The impact of disc disruption on Milky Way satellite counts
Institute for Computational Cosmology, Durham University（达勒姆大学计算宇宙学研究所）；Department of Physics, Durham University（达勒姆大学物理系）；Lund Observatory, Division of Astrophysics, Department of Physics, Lund University（隆德大学天体物理学分部天文台）
研究通过N体模拟和玩具模型，探讨盘面破坏对银河系卫星计数的影响，发现高抗破坏性导致卫星分布集中于中央星系，而低抗破坏性则导致更多分散的卫星。
2026-03-24 astro-ph.GA
Implications of Milky Way Substructures for the Nature of Dark Matter
我们研究了如何间接观察银河系中的暗物质子结构，利用最近的恒星流研究，转化为不同的暗物质模型的约束。特别是，我们使用的测量数量的黑暗subhalos在质量范围$10^7-10^9\,{\rm M_{\odot}}$约束修改subhalo质量函数相比，冷暗物质的情况。我们分别得到了暖暗物质和模糊暗物质粒子质量的下界$m_{\rm WDM} > 3.2\,{\rm keV}$和$m_{\rm FDM} > 5.2\times 10^{-21}\,{\rm eV}$。当暗物质耦合到一个黑暗的辐射浴，我们发现，动力学解耦必须发生在温度高于$T_{\rm kd} > 0.7\,{\rm keV}$。我们还讨论了恒星流观测的未来前景。
2020-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
