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陷落于宇宙网中:环境对暗物质晕浓度、形状与自转的影响

宇宙学与河外天体物理 2021-03-24 v3 星系天体物理

摘要

我们使用一组高分辨率模拟研究了暗物质晕性质与大尺度环境之间的统计关联。我们考虑将晕族群划分为四种宇宙网(CW)要素:空洞、壁、纤维状结构和节点。我们首次给出了对跨越六个数量级质量范围 1081014h1M10^{8}-10^{14}{h^{-1}{\rm M}_{\odot}} 的晕的 CW 效应研究。我们发现,生活于不同网成分的晕比例强烈依赖于质量,大多数 M>1012h1MM>10^{12}{h^{-1}{\rm M}_{\odot}} 的晕生活在纤维状结构和节点中。低质量晕较均匀地分布于纤维状结构、壁和空洞中。对于晕密度轮廓和形成时间,我们发现一个普适的质量阈值 Mth6×1010h1MM_{th}\sim6\times10^{10}{h^{-1}{\rm M}_{\odot}},低于此值这些性质随环境变化。此处,纤维状结构晕具有最陡的浓度-质量关系,壁接近总体均值,而空洞晕具有最平缓的关系。这导致在 M=2×108h1MM=2\times10^8{h^{-1}{\rm M}_{\odot}} 处,纤维状结构和空洞晕的 c200c_{200} 分别比均值高 14%14\% 和低 7%7\%,且低质量节点晕最可能为溅回晕。我们给出了双重幂律拟合,能很好描述整个探测质量范围内四种环境的 c(M)c(M)。平均形成时间呈现出互补图景,质量-形成时间关系遵循浓度的趋势:节点晕最老,空洞晕最年轻。在研究晕自转和形状时,CW 环境效应弱得多。随晕质量的趋势相反:质量 M<1010h1MM<10^{10}{h^{-1}{\rm M}_{\odot}} 的小晕似乎不受 CW 环境影响。对于更高质量的空洞和壁晕可见一些弱趋势,其平均具有较低自转和较高三轴性参数。

关键词

引用

@article{arxiv.2011.08840,
  title  = {Caught in the cosmic web: Environmental effect on halo concentrations, shape, and spin},
  author = {Wojciech A. Hellwing and Marius Cautun and Rien van de Weygaert and Bernard T. Jones},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2011.08840},
  year   = {2021}
}

备注

18 pages, 9 figures, match the published version in Physical Review D eid. 063517