stringtranslate.com

Проблема гало с каспи

Проблема гало касп (также известная как проблема ядра-каспа ) представляет собой несоответствие между предполагаемыми профилями плотности темной материи галактик с малой массой и профилями плотности, предсказанными космологическими симуляциями N-тел . Почти все симуляции формируют гало темной материи, которые имеют «каспические» распределения темной материи, с плотностью, резко возрастающей на малых радиусах, в то время как кривые вращения большинства наблюдаемых карликовых галактик предполагают, что они имеют плоские центральные профили плотности темной материи («ядра»). [1] [2]

Было предложено несколько возможных решений проблемы ядра-каспа. Многие недавние исследования показали, что включение барионной обратной связи (особенно обратной связи от сверхновых и активных ядер галактик ) может «выровнять» ядро ​​профиля темной материи галактики, поскольку истечение газа, вызванное обратной связью, создает изменяющийся во времени гравитационный потенциал , который переносит энергию на орбиты бесстолкновительных частиц темной материи. [3] [4] Другие работы показали, что проблема ядра-каспа может быть решена вне наиболее широко принятой парадигмы холодной темной материи (CDM): моделирование с теплой или самовзаимодействующей темной материей также создает ядра темной материи в галактиках с малой массой. [5] [6] Также возможно, что распределение темной материи, которое минимизирует энергию системы, имеет плоский центральный профиль плотности темной материи. [7]

Результаты моделирования

По словам В. Дж. Г. де Блока, «наличие каспа в центрах гало CDM является одним из самых ранних и самых убедительных результатов, полученных с помощью космологического моделирования N-тел». [8] Численное моделирование формирования структуры CDM предсказывает некоторые свойства структуры, которые противоречат астрономическим наблюдениям.

Наблюдения

Расхождения варьируются от галактик до скоплений галактик. «Главная из них, которая привлекла много внимания, — это проблема гало-каспи, а именно то, что модели CDM предсказывают гало с ядром высокой плотности или внутренним профилем, который слишком крут по сравнению с наблюдениями». [9]

Возможные решения

Конфликт между численным моделированием и астрономическими наблюдениями создает численные ограничения, связанные с проблемой ядра/каспа. Наблюдательные ограничения на концентрацию гало подразумевают существование теоретических ограничений на космологические параметры. Согласно Макго , Баркеру и де Блоку [10], может быть 3 основные возможности для интерпретации пределов концентрации гало, указанных ими или кем-либо еще:

  1. «Гало CDM должны иметь точки возврата, поэтому указанные ограничения сохраняются и обеспечивают новые ограничения на космологические параметры». [11]
  2. «Что-то (например, обратная связь, изменения природы темной материи) устраняет точки возврата и, таким образом, ограничения на космологию». [12]
  3. «Картина образования гало, предложенная моделированием CDM, неверна».

Один из подходов к решению проблемы ядра каспа в галактических гало заключается в рассмотрении моделей, которые изменяют природу темной материи; теоретики рассматривали теплую , размытую , самовзаимодействующую и метахолодную темную материю, среди прочих возможностей. [13] Одним из простых решений может быть то, что распределение темной материи, которое минимизирует энергию системы, имеет плоский центральный профиль плотности темной материи. [7]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Мур, Бен и др. (август 1994 г.). «Доказательства против бездиссипационной темной материи из наблюдений галактических гало». Nature . 370 (6491): 629–631. Bibcode :1994Natur.370..629M. doi :10.1038/370629a0. S2CID  4325561.
  2. ^ О, Се-Хеон и др. (май 2015 г.). "Высокоточные массовые модели карликовых галактик из LITTLE THINGS". The Astronomical Journal . 149 (6): 180. arXiv : 1502.01281 . Bibcode : 2015AJ....149..180O. doi : 10.1088/0004-6256/149/6/180. S2CID  1389457.
  3. ^ Наварро, Хулио и др. (декабрь 1996 г.). «Ядра гало карликовых галактик». MNRAS . 283 (3): L72–L78. arXiv : astro-ph/9610187 . Bibcode :1996MNRAS.283L..72N. doi : 10.1093/mnras/283.3.l72 .
  4. ^ Pontzen, Andrew; et al. (2012). «Как обратная связь сверхновых превращает выступы темной материи в ядра». Nature . 421 (4): 3464–3471. arXiv : 1106.0499 . Bibcode : 2012MNRAS.421.3464P. doi : 10.1111/j.1365-2966.2012.20571.x . S2CID  26992856.
  5. ^ Ловелл, Марк и др. (март 2012 г.). «Гало ярких спутниковых галактик во вселенной с теплой темной материей». MNRAS . 420 (3): 2318–2324. arXiv : 1104.2929 . Bibcode :2012MNRAS.420.2318L. doi : 10.1111/j.1365-2966.2011.20200.x . S2CID  53698295.
  6. ^ Элберт, Оливер и др. (октябрь 2015 г.). «Формирование ядра в карликовых гало с самовзаимодействующей темной материей: тонкая настройка не требуется». MNRAS . 453 (1): 29–37. arXiv : 1412.1477 . Bibcode :2015MNRAS.453...29E. doi : 10.1093/mnras/stv1470 .
  7. ^ ab Runstedtler, Allan (ноябрь 2018 г.). «Модель массы и распределения частиц в гало темной материи». Canadian Journal of Physics . 96 (11): 1178–1182. Bibcode :2018CaJPh..96.1178R. doi :10.1139/cjp-2017-0804. ISSN  0008-4204. S2CID  125555275.
  8. ^ de Blok; WJG (2009). «Проблема ядра-каспа». Advances in Astronomy . 2010 : 1–14. arXiv : 0910.3538 . Bibcode : 2010AdAst2010E...5D. doi : 10.1155/2010/789293 . S2CID  55026264.
  9. ^ Хуэй, Л. (2001). «Границы унитарности и проблема гало с точками-каспиями». Phys. Rev. Lett . 86 (16): 3467–3470. arXiv : astro-ph/0102349 . Bibcode :2001PhRvL..86.3467H. doi :10.1103/PhysRevLett.86.3467. PMID  11328000. S2CID  22259958.
  10. ^ McGaugh, SS; Barker, MK; de Blok, WJG (20 февраля 2003 г.). «Ограничение космологической плотности массы и спектра мощности по кривым вращения галактик с низкой поверхностной яркостью». The Astrophysical Journal . 584 (2): 566–576. arXiv : astro-ph/0210641 . Bibcode :2003ApJ...584..566M. doi :10.1086/345806. S2CID  14888119.
  11. ^ Валенсуэла, О.; Ри, Г.; Клыпин, А.; Говернато, Ф., Стинсон, Г.; Куинн, Т .; Уодсли, Дж. (20 февраля 2007 г.). «Есть ли доказательства наличия плоских ядер в гало карликовых галактик? Случай NGC 3109 и NGC 6822». The Astrophysical Journal . 657 (2): 773–789. arXiv : astro-ph/0509644 . Bibcode : 2007ApJ...657..773V. doi : 10.1086/508674. S2CID  14206466.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  12. ^ Говернато, Ф.; Брук, К.; Майер, Л.; Брукс, А., Ри, Г.; Йонссон, П.; Виллман, Б.; Стинсон, Г.; Куинн, Т.; Мадау, П. (20 января 2010 г.). «Карликовые галактики без выпуклостей и ядра темной материи из сверхновых-driven outflows». Nature . 463 (7278): 203–206. arXiv : 0911.2237 . Bibcode :2010Natur.463..203G. doi :10.1038/nature08640. PMID  20075915. S2CID  4411280.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Макгоф, СС; де Блок, WJG; Шомберт, Дж. М.; Кузио де Нарай, Р.; Ким, Дж. Х. (10 апреля 2007 г.). «Скорость вращения, приписываемая темной материи на промежуточных радиусах в дисковых галактиках». Астрофизический журнал . 659 (1): 149–161. arXiv : astro-ph/0612410 . Бибкод : 2007ApJ...659..149M. дои : 10.1086/511807. S2CID  15193438.