科研动态
暗物质晕的形成过程对环境的依赖关系

日期:2014-11-11 阅读:1001

信息来源:张骏研究组

最近,《天体物理杂志》【The Astrophysical Journal,782, 44 (2014)】报道了上海交通大学物理与天文系张骏特别研究员与美国加州大学伯克利分校天文系的Chung-Pei Ma, 瑞士日内瓦大学的Antonio Riotto的合作研究成果。他们采用非马科夫随机运动模型解释了暗物质晕的形成过程对环境的依赖关系. 这一现象首先在数值模拟中被发现,并在部分星系观测数据中得到证实, 但之前的基于马科夫过程的宇宙大尺度结构形成的理论模型无法对其进行解释。

宇宙大尺度结构的形成是逐级进行的,即先在小尺度上形成暗物质晕,再由它们的并合在更大的尺度上形成质量越来越大的暗物质晕。在理论上,一般是基于原初物质密度涨落在不同尺度上的平滑来研究暗物质晕质量的分布以及形成过程,涉及马科夫随机运动模型。由于理论中假设的是马科夫过程,所以其预言的暗物质晕的形成过程不依赖于晕所处的大尺度环境,而这一现象与数值模拟以及观测结果是不符合的。张骏及其合作者们通过在理论中引入非马科夫过程,成功地解释了暗物质晕的并合速率及成分对环境密度的依赖关系。在微扰近似下,该模型可以给出暗物质晕的并合几率和条件质量函数作为环境密度的解析函数的形式,表明了在密度高的区域,暗物质晕的并合速率也整体偏高,反之亦然。此结果在定量上与数值模拟符合得非常好。

暗物质晕的演化是研究星系和星系团形成的基础。张骏及其合作者们的这一结果在关于星系形成的诸多半解析模型中有广泛的潜在应用。这里包括:1.暗物质晕中星系数的分布随环境密度的依赖关系; 2.大质量黑洞的形成过程随环境的变化; 3. 星系并合几率的空间分布随星系数密度的变化关系;4. 暗物质晕中亚结构的统计性质与环境密度的依赖关系, 等等。这些工作是理解星系形成的关键问题,也是精密宇宙学在结构形成方面进行理论预言的重要依据。

本工作受到了国家自然科学基金面上项目(No.11273018)、科技部973项目子课题(No.2013CB834906)的资助。

 

地址:上海市东川路800号理科实验楼群
邮编:200240

沪交ICP备05010
© 上海交通大学物理与天文学院 版权所有

微信公众号