基于 Vlasov-Einstein 方程推导的暗物质相空间密度演化与 Jeans 尺度
宇宙学与河外天体物理
2013-11-05 v2
摘要
我们在平坦 Friedmann 宇宙的背景下讨论了无碰撞暗物质粒子的 Vlasov-Einstein 方程的解。我们表明，在与原初等离子体退耦后，暗物质相空间密度指标 Q 在宇宙膨胀期间保持恒定，直至结构形成之前。这一众所周知的结果适用于非相对论性粒子，并且不像从 Vlasov-Poisson 系统导出的解那样具有“观测者依赖性”。在线性区域中，包含速度弥散效应允许将无碰撞物质的物理 Jeans 长度定义为原初相空间密度指标的函数：\lambda_J = (5\pi/G)^(1/2)Q^(-1/3)\rho_dm^(-1/6)。物质 - 辐射相等时期的共动 Jeans 波数比由于自由流造成的共动波数小 2-3 倍，这导致了密度涨落功率谱在最低尺度处的截断。我们讨论了这两个尺度之间的物理差异。对于质量为 200 GeV 的暗物质粒子，推导出的 Jeans 质量为 4.3 x 10^(-6) 太阳质量。
引用
@article{arxiv.1306.3578,
title = {Evolution of the phase-space density and the Jeans scale for dark matter derived from the Vlasov-Einstein equation},
author = {Oliver F. Piattella and Davi C. Rodrigues and Júlio C. Fabris and José A. de Freitas Pacheco},
journal= {arXiv preprint arXiv:1306.3578},
year = {2013}
}
备注
18 pages, 2 figures. Accepted for publication in JCAP