暗物质剖面随星系质量的依赖性

我将比较不同 box 大小（1 Mpc、32 Mpc、256 Mpc 和 1024 Mpc）下的冷暗物质 (CDM) N 体模拟中暗物质 (DM) 星系的密度剖面。这些模拟在 dimensionless 单位下仅因初始密度扰动的功率谱不同而有所差异。当最质量的星系由约 10^5 个 DM 粒子组成时，我将比较这些剖面。1 Mpc box 中的 DM 密度剖面相对于 32 Mpc 模拟中具有典型 Milky Way 质量且以 NFW 剖面拟合的星系，呈现系统性较浅的核心。256 Mpc box 中的 DM 剖面与 32 Mpc 模拟中对应星系的剖面相符具有较陡的核心，但需要更高质量分辨率的模拟来加强这一结果。综合这些结果表明，DM 星系的密度剖面并非普适，矮星系呈现较浅的核心，而星团呈现较陡的核心。从物理上讲，这一结果支持了假设，即吸收卫星星系的质量函数决定了 DM 剖面的内坡度。在以 comoving 坐标 $r$ 表示时，剖面 $\rho_{dm} \propto 1/(X^\alpha(1+X)^{3-\alpha})$，其中 $X=c_\Delta r/r_\Delta$，$r_\Delta$ 为视界半径，$\alpha =\alpha(M_{dm})$，可在任意红移时对所有 DM 星系（从矮星系到星团）提供良好拟合，且具有相同的浓度参数 $c_\Delta \sim 7$。星系外部部分的斜率 $\gamma$ 似乎取决于宇宙的加速度：当尺度参数 $a=(1+z)^{-1} < 1$ 时，斜率为 $\gamma \sim 3$，类似于 NFW 剖面；但当 $a > 1$ 且 $\Omega_\Lambda \sim 1$ 时，宇宙正在膨胀，斜率为 $\gamma \sim 4$。[abridged]（已删节）