利用高分辨率大体积宇宙学模拟揭示LCDM晕子结构性质

我们利用Phi-4096和Uchuu系列N体宇宙学模拟研究了LCDM暗物质子晕的结构性质、分布与丰度。得益于其大体积、高质量分辨率和极佳统计量的结合，我们得以在子晕与宿主晕质量比跨越七个数量级以上的范围内，首次一致地量化子晕性质对质量、最大圆速度Vmax、宿主晕质量以及到宿主晕中心距离的依赖性。我们还剖析了这些依赖性在宇宙时间上的演化。我们给出了子晕质量函数与速度函数的精确拟合，二者均呈现预期取值范围内递减的幂律斜率，且对红移无显著依赖。我们还发现子晕丰度对宿主晕质量的依赖较弱。我们探究了子晕在其宿主内的分布及其在宇宙时间上的演化，所考虑子晕可深至宿主维里半径的约0.1%。子晕结构性质通过浓度参数cV来表征，该参数不依赖于任何特定的预定义密度轮廓，且仅依赖于Vmax。我们在7-1500 km/s范围内推导了cV-Vmax关系，并发现子晕到宿主晕中心的距离存在重要依赖，正如Moliné等人(2017)已描述的那样。有趣的是，我们还发现相同质量的子晕在质量更大的宿主中显著更为集中。最后，我们研究了cV的红移演化，并给出了考虑所有上述依赖性的精确拟合。我们的结果提供了对子晕种群前所未有的细致刻画，在广泛的子晕与宿主晕质量范围以及宇宙时间内保持一致。我们的工作使得任何涉及暗物质晕子结构的未来研究能够进行精确工作。