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超致密迷你晕果真超致密吗?

宇宙学与河外天体物理 2018-03-07 v2

摘要

超致密迷你晕 (UCMHs) 已成为探测小尺度密度涨落原初功率谱的重要探针。UCMHs 预期在早时期形成于 δρ/ρ103{\delta\rho/\rho \gtrsim 10^{-3}} 的区域,理论上具有极致密的 ρr9/4{\rho\propto r^{-9/4}} 径向密度轮廓,从而增强其可观测信号。因此,未观测到 UCMHs 可约束原初功率谱。利用 NN 体模拟研究 z1000{z \simeq 1000} 时极端密度峰的坍缩,我们表明在现实条件下形成的 UCMHs 并不会发展出 ρr9/4{\rho\propto r^{-9/4}} 轮廓,而是依功率谱形状发展出 ρr3/2{\rho\propto r^{-3/2}}ρr1{\rho\propto r^{-1}} 的内部密度轮廓。我们还通过理想化模拟证明,自相似性——即无尺度长度——是产生具有 ρr9/4{\rho\propto r^{-9/4}} 轮廓晕的必要条件,并论证这意味着此类晕无法由高斯原初密度场形成。先前由 UCMH 未观测导出的约束须依此发现重新修订。尽管较浅的密度轮廓降低了 UCMH 可见度,我们的发现仅使其信号减弱少至 O(102)\mathcal O(10^{-2}),同时允许考虑较晚形成的晕,这表明新的约束可能显著更强。

关键词

引用

@article{arxiv.1712.05421,
  title  = {Are ultracompact minihalos really ultracompact?},
  author = {M. Sten Delos and Adrienne L. Erickcek and Avery P. Bailey and Marcelo A. Alvarez},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1712.05421},
  year   = {2018}
}

备注

7 pages, 4 figures; minor changes to match published version