气体如何在暗物质晕中冷却？
天体物理学
2009-11-13 v1
摘要
为了研究暗物质 (DM) 晕中的冷却过程并评估简单模型的表征能力，我们进行了一组孤立晕的辐射 SPH 流体动力学模拟，其中气体初始处于 Navarro-Frenk-White (NFW) 势阱内的流体静力学平衡状态。[...] 在评估了模拟的数值稳定性后，我们将冷却质量的演化结果与 White & Frenk 的经典冷却模型以及 MORGANA 星系形成代码中提出的冷却模型的预测进行了比较。我们发现，经典模型预测的冷却质量分数在约两个中心冷却时间后，比模拟中发现的值小约一个数量级。尽管这种差异随时间减小，但在模拟停止时的 8 个中心冷却时间后，差异仍达 2-3 倍。我们将此差异归因于以下假设缺乏有效性：即一个质量壳层按照初始条件计算的一个冷却时间即可冷却至极低温度。[...] MORGANA 模型 [...] 与模拟中发现的冷却质量分数吻合得更好，特别是在冷却气体密度分布较浅的早期阶段。通过增加一个简单的假设，即冷却区域半径的增加会被以声速发生的收缩所抵消，MORGANA 模型还能在所有模拟中将冷却质量分数的演化复现到 20-50% 的精度范围内，从而相对于经典模型提供了实质性的改进。最后，我们提供了一个非常简单的拟合函数，能够精确复现前约 10 个中心冷却时间内的冷却流。[节选]
引用
@article{arxiv.0710.2473,
title = {How does gas cool in DM halos?},
author = {M. Viola and P. Monaco and S. Borgani and G. Murante and L. Tornatore},
journal= {arXiv preprint arXiv:0710.2473},
year = {2009}
}
评论
15 pages, accepted by MNRAS