基于统计力学的暗物质晕模型：I. 经典 King 模型
宇宙学与河外天体物理
2016-07-12 v1
摘要
我们考虑暗物质晕由有限温度下的费米 - 狄拉克分布描述的可能性。如果暗物质是由处于统计平衡的大质量中微子组成的自引力量子气体，或者如果暗物质可被视为经历 Lynden-Bell 型剧烈弛豫的自引力无碰撞气体，则属于这种情况。为避免无限质量问题并进行严格的稳定性分析，我们考虑费米子 King 模型。在本文中，我们研究导致经典 King 模型的非简并极限。该模型最初被引入用于描述球状星团。我们提议将其也应用于量子效应可忽略的大型暗物质晕。我们确定了热容曲线并研究了不同构型的热力学稳定性。平衡态仅在微正则系综中高于临界能量时存在，且仅在正则系综中高于临界温度时存在。对于，系统经历热引力灾变；对于，系统经历等温坍缩。我们计算了密度、圆周速度和速度弥散的分布。我们将经典 King 模型的预言与大型暗物质晕的观测进行了比较。由于碰撞和蒸发，中心密度增加而晕密度剖面的斜率减小，直至发生不稳定性。我们表明，大型暗物质晕在微正则稳定性边缘点或其附近能较好地由 King 模型描述。在该点，King 模型产生的密度剖面可近似为修正哈勃剖面。该剖面具有平坦核心，并在远距离处按下降，类似于观测到的 Burkert 剖面。较平缓的晕是不稳定的。
引用
@article{arxiv.1409.7838,
title = {Models of dark matter halos based on statistical mechanics: I. The classical King model},
author = {Pierre-Henri Chavanis and Mohammed Lemou and Florian Méhats},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.7838},
year = {2016}
}