欧几里得（Euclid）筹备：Λ冷暗物质（ΛCDM）与非标准宇宙学中暗物质晕轮廓的形状
Euclid preparation. The shape of halo profiles in $Λ$CDM and non-standard cosmologies
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该研究针对欧几里得筹备工作，通过N体模拟分析ΛCDM及含大质量中微子等的非标准宇宙学中暗物质晕轮廓，量化非标准物理的印记，为欧几里得弱引力透镜星系团研究提供偏差建模依据。
中文摘要 AI 辅助
我们利用\texttt{DUSTGRAIN-PF}和\texttt{DEMNUni}模拟套件，研究Λ冷暗物质（ΛCDM）宇宙学及包含大质量中微子、f(R)引力、动力学暗能量的非标准宇宙学中，从宇宙学N体模拟提取的三维与投影暗物质晕轮廓的形状。通过比较直至5r₅₀₀c范围内的密度、质量、速度弥散和过量表面密度轮廓，针对欧几里得（Euclid）的星系团弱引力透镜（WL）研究，量化非标准物理对晕结构的差异化印记。我们的主要分析在高红移z=1.1处开展，该红移下弱引力透镜信噪比开始下降，为可探测性提供了保守的压力测试；针对\texttt{DUSTGRAIN-PF}，我们还分析了z=0.5和z=0.3的快照。在低质量晕（M₂₀₀c<7×10¹³M⊙）中，f(R)引力在投影与三维轮廓中产生约10%的偏差，尤其在屏蔽效率较低的外围区域；大质量中微子会部分削弱该信号，反映了自由流与第五力增强增长之间的竞争。动力学暗能量和大质量中微子宇宙学通常引发更小的、百分之几的偏差，最大效应同样出现在低质量晕和大半径处。在欧几里得（Euclid）弱引力透镜的简化假设下，在z=1.1处探测此类轮廓差异需要堆叠约10⁵个晕，而在z≲0.5处仅需数千个晕即可。这进一步要求，在涉及欧几里得（Euclid）弱引力透镜质量的任何似然分析中，需整合此类非标准效应的精确建模，以及其他观测效应，以避免不可忽略的系统偏差。浓度-质量关系显示出较弱的宇宙学依赖性，通常为约5%的水平。
英文摘要
We study the shape of three-dimensional and projected dark-matter halo profiles extracted from cosmological $N$-body simulations in $Λ$CDM and non-standard cosmologies, using the \texttt{DUSTGRAIN-PF} and \texttt{DEMNUni} suites. The models considered include massive neutrinos, $f(\mathcal{R})$ gravity, and dynamical dark energy. By comparing density, mass, velocity-dispersion, and excess-surface-density profiles up to $5\,r_{500{\rm c}}$, we quantify the differential imprint of non-standard physics on halo structure in view of \textit{Euclid} cluster WL studies. Our main analysis is performed at $z=1.1$, a high-redshift regime where the weak-lensing signal-to-noise starts to degrade, providing a conservative stress test for detectability; for \texttt{DUSTGRAIN-PF} we additionally analyse $z=0.5$ and $z=0.3$ snapshots. In low-mass haloes ($M_{\rm 200c}<7\times10^{13}\,M_\odot$), $f(\mathcal{R})$ gravity produces deviations of order $10\,\%$ in projected and three-dimensional profiles, especially in the outskirts where screening is less efficient. Massive neutrinos partially reduce this signal, reflecting the competition between free streaming and fifth-force-enhanced growth. Dynamical dark energy and massive-neutrino cosmologies generally induce smaller, few-percent deviations, with the largest effects again found in low-mass haloes and at large radii. Under simplified assumptions for \Euclid WL, detecting such profile differences at $z=1.1$ requires stacks of $\sim10^5$ haloes, while a few thousands haloes may be sufficient at $z\lesssim0.5$. This further calls for the need of integrating such precise modelling of non-standard effects -- along with other observational effects -- in any likelihood involving \textit{Euclid} WL masses to avoid non-negligible systematic biases. Concentration--mass relations show weaker cosmology dependence, typically at the $\sim5\,\%$ level. [...]
发表机构
- Università degli Studi di Milano Bicocca（米兰比可卡大学）
- INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste（的里雅斯特天文台）
- Laboratoire d’etude de l’Univers et des phenomenes eXtremes, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS（极端宇宙现象研究实验室，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，法国国家科学研究中心）
- Institut d’Astrophysique de Paris, UMR 7095, CNRS, and Sorbonne Université（巴黎天体物理研究所，法国国家科学研究中心，索邦大学）
- Université Paris-Cité（巴黎西岱大学）
- University of Helsinki（赫尔辛基大学）
- Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Department of Physics and Astronomy, University of Manchester（曼彻斯特大学天体物理学乔德雷尔银行中心）
- Yusuf Hamied Department of Chemistry, University of Cambridge（剑桥大学尤素福·哈米德化学系）
- Instituto de Física Teórica UAM-CSIC（马德里自治大学-西班牙国家科学研究委员会理论物理研究所）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
