暗物质星系 halo 的经验模型。I. 密度轮廓的非参数构建与参数模型比较

我们利用非参数函数估计理论中的技术，从一组N体暗物质星系 halo中提取密度轮廓及其导数。我们考虑来自LCDM引力聚类模拟以及孤立、球对称坍缩产生的星系 halo。LCDM星系 halo的对数密度斜率 $\gamma = d(\log \rho)/d(\log r)$ 在半径上表现为幂律分布，达到$\gamma \sim -1$于最内侧解析的半径（约0.01 r_virial）。这种行为与诸如NFW轮廓等断裂幂律模型显著不同，但类似于de Vaucouleurs模型。因此，我们将N体密度轮廓与各种参数模型进行比较，以寻找最佳拟合模型。我们考虑带任意内斜率的NFW类模型；Dehnen & McLaughlin的各向异性模型；Einasto模型（功能形式与Sersic模型相同，但拟合空间密度）；以及Prugniel & Simien的密度模型，其设计用于匹配Sersic R^{1/n} 定律的反演形式。总体而言，Einasto模型对LCDM星系 halo的拟合最佳，尽管Prugniel-Simien模型和Dehnen-McLaughlin模型也表现良好。对于球对称坍缩星系 halo，Prugniel-Simien模型和Einasto模型均能良好描述其密度轮廓，其均方根偏差比NFW类模型或3参数Dehnen-McLaughlin模型小约4倍。最后，我们确认了 halo质量与轮廓形状之间系统性变化的近期论点。