重子对星系团质量函数及宇宙学参数确定的影响

Planck 合作组的最新结果表明，源自宇宙微波背景各向异性和星系团数计数的宇宙学参数存在张力，后者倾向于更低的物质密度参数 $\Omega_\mathrm{m}$ 和功率谱振幅 $\sigma_8$。受此启发，我们研究了在考虑重子耗竭对星系团质量函数的影响后，这种张力能在多大程度上得到缓解。我们在研究中使用了大体积的 Millennium Gas 模拟，包括一个在高红移处气体被预热的模拟，以及一个气体由恒星和活动星系核加热的模拟（在后一种情况中，忽略了重子的自引力和辐射冷却）。在这两种情况下，星系团的重子分数在低红移处与数据相当吻合，显示出相对于宇宙平均值显著的重子耗竭。结果表明，对于 $10^{14}-10^{14.5}h^{-1} \mathrm{M}_\odot$ 的质量范围，这些模拟中的星系团丰度比 Tinker 等人 (2008) 常用的暗物质模拟拟合值低约 15%。忽略这一效应会导致宇宙学参数产生显著的人为偏移，对于反馈模型，在 $z=0.17$（$\mathit{Planck}$ 星系团样本的中值红移）处可表示为 $\Delta[\sigma_8(\Omega_\mathrm{m}/0.27)^{0.38}]\simeq -0.03$。虽然这一偏移不足以完全解释 $\mathit{Planck}$ 的差异，但很明显，在未来利用星系团进行宇宙学参数的精密测量中，不能忽略此类效应。最后，我们概述了一种简单的、与模型无关的程序，试图修正重子耗竭的影响，并表明如果重子 - 暗物质的反作用可忽略不计，该程序是有效的。