冷暗物质晕密度轮廓的起源

N体模拟预测CDM晕的组装分两个阶段发生:1)快速吸积阶段,势阱迅速加深;2)慢速吸积阶段,其特征是质量温和地添加到外部晕,而内部势阱变化很小。我们使用一维模拟证明,这种两阶段吸积导致CDM晕呈NFW形式,并为影响最终轮廓的质量吸积历史的性质提供了物理见解。假设在快速吸积阶段,CDM粒子的速度被引力势的涨落有效地各向同性化,我们表明该阶段的引力坍缩导致内部轮廓rho(r) ~ r^{-1}。慢速吸积到已建立的势阱上导致外部轮廓rho(r) ~ r^{-3}。晕的浓度由快速吸积阶段吸积的质量比例决定。使用一组现实的质量吸积历史,我们表明模型对晕浓度与晕形成时间依赖性的预测,以及因此晕浓度与晕质量的依赖性和晕浓度的分布,都与宇宙学N体模拟中发现的一致。使用一个捕捉了许多重要物理的简单解析模型,我们表明CDM晕的内部r^{-1}轮廓是层级质量组装与初始快速吸积阶段的自然结果。