星系中的棒-晕摩擦 I：标度律

人们早已知道，星系中的旋转棒会由于相对于暗物质晕的动力学摩擦而减速。然而，最近利用这一过程来约束星系中暗物质密度，甚至可能将暗物质从中心驱赶出去的尝试受到了挑战。本文使用简化的数值实验来阐明摩擦机制的几个方面。我明确证明了摩擦力的钱德拉塞卡标度律，即摩擦力与棒质量、晕密度和晕速度弥散度的关系。我提供了直接证据表明，棒与晕轨道在主要共振处的交换是摩擦的原因，并研究了单个轨道以及这些共振处的净变化。我还表明，摩擦改变了主要共振附近粒子的相空间密度，这就是摩擦力大小取决于先前演化的原因。我证明了在具有适度空间分辨率和可行粒子数的模拟中，可以正确捕捉棒的减速过程。本系列的后续论文将描述不同密度轮廓的晕中可以容忍的暗物质密度。