暗物质晕的角动量 - 质量关系

我们利用 N 体模拟研究了天体角动量 $J$ 与质量 $M$ 之间的经验关系 $J=\beta M^\alpha$（即 $J-M$ 关系）。特别是，我们研究了 $J-M$ 关系的时间演化，以探讨初始功率谱和宇宙学模型如何影响该关系，并检验关于其起源的两种流行模型——力学平衡和潮汐扭矩理论。我们发现，在 $\Lambda$CDM 模型中，$\alpha$ 在高红移 $z$ 处的初始值约为 $1.5$，随后单调增加，最终在 $z=0$ 附近达到 $5/3$；而 $\beta$ 起初随时间线性演化，达到最大值后减小，最终趋于稳定。我们提出了一种三阶段方案来理解这一新观测到的图景。我们表明，潮汐扭矩理论解释了线性区域中的这种时间演化行为，而 $\alpha=5/3$ 源于晕的维里平衡。线性区域中的 $J-M$ 关系包含了功率谱和宇宙学模型的信息。我们还研究了不同环境和不同并合历史下的晕的 $J-M$ 关系，以研究晕非线性演化的影响。从而获得了对 $J-M$ 关系更新且更完整的理解。