宇宙大尺度结构中暗物质与气体的分离

冷暗物质（DM）与气体的部分空间分离是宇宙大尺度结构形成中的普遍特征。这种被称为分离的分离现象，在由大质量前身星系碰撞形成的星系团中尤为显著，例如著名的“子弹”星系团。将此类分离结构的出现率与理论预言直接比较，受到强分离系统稀有性以及量化分离难度挑战。本文引入一个定义良好的无量纲分离指数 $S\in[-1,1]$，它在定制区域内编码 DM 与气体之间的四极矩差异。使用 $\Lambda$CDM 宇宙学下含冷 DM 与理想非辐射气体的宇宙大尺度结构模拟，我们发现 90% 的晕呈正分离（$S>0$），即其 DM 比气体更伸长。高度分离的大质量结构的空间密度似乎与观测一致。通过碰撞气态 DM 晕的理想化 $N$ 体+SPH 模拟，我们进一步探究了在双星碰撞中冲压压力导致分离的细节。一组 300 个此类模拟揭示了双星碰撞的轨道参数与所得分离之间的无标度关系。基于该关系，我们得出结论：非辐射宇宙学模拟中分离结构的频率几乎完全由此类模拟预言的主（质量比 $>1:10$）双星碰撞所解释。原则上，我们的结果使我们能够约束产生特定观测分离星系团的轨道参数。