基于 BECDM 的星系形成——II. 宇宙细丝与首批星系
宇宙学与河外天体物理
2020-04-22 v1 星系天体物理
广义相对论与量子宇宙学
摘要
玻色-爱因斯坦凝聚暗物质（BECDM；亦称模糊暗物质）由基础物理学动机驱动，近来作为已确立的冷暗物质（CDM）模型的重要替代方案受到显著关注。我们进行了 BECDM 与重子引力耦合的宇宙学模拟，并针对玻色子质量 m=2.5·10⁻²² eV 研究高红移（z≳5）下的结构形成，探索其波动本质对宇宙网及首批星系形成的动力学效应。我们的 BECDM 模拟直接与 CDM 以及忽略动力学量子势、仅考虑功率谱初始压低——一种常被用作 BECDM 代理的温暗物质类（“WDM”）模型进行比较。我们的模拟确认即便在重子反馈存在下，“WDM”在大型宇宙学尺度上也是 BECDM 的良好近似。小尺度上也存在相似性：原初恒星形成既发生于孤立暗晕中，也沿宇宙细丝连续发生；后者在 CDM 中不存在。与 CDM 情形相比，BECDM/“WDM”中这些首批星系的全局恒星形成与金属增丰被延迟：在 BECDM/“WDM”中首批恒星形成于 z∼13/13.5，而在 CDM 中恒星形成始于 z∼35。BECDM 干涉的特征（在“WDM”中不存在）出现于演化后的暗物质功率谱中：尽管小尺度结构初始被压低，但在较低红移时 kpc 尺度上的功率被加入。我们的模拟为 BECDM 中星系形成的真实模拟奠定了基础。
引用
@article{arxiv.1911.05746,
title = {Galaxy Formation with BECDM -- II. Cosmic Filaments and First Galaxies},
author = {Philip Mocz and Anastasia Fialkov and Mark Vogelsberger and Fernando Becerra and Xuejian Shen and Victor H. Robles and Mustafa A. Amin and Jesús Zavala and Michael Boylan-Kolchin and Sownak Bose and Federico Marinacci and Pierre-Henri Chavanis and Lachlan Lancaster and Lars Hernquist},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.05746},
year = {2020}
}
备注
19 pages, 12 figures, submitted to MNRAS