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利用 Uchuu 宇宙模拟量化银河团簇的速度各向异性轮廓

宇宙学与河外天体物理 2025-04-08 v1

摘要

银河团簇是研究宇宙结构形成和星系演化的强大实验室。我们采用将大规模 Uchuu N 体模拟与 UniverseMachine 星系形成模型相结合的 Uchuu-UniverseMachine 模拟星系目录,对银河团簇的速度各向异性轮廓 β(r)\beta(r) 进行全面分析。我们关注具有 log(M200)13.9\log(M_{200}) \geq 13.9 [h^{-1} M_{\odot}] 且最高至红移 z = 1.5 的团簇,研究 β(r)\beta(r) 随团簇中心半径、质量和红移的行为。我们发现 β(r)\beta(r) 呈现普遍形状:在团簇核心附近呈各向同性,约至 1.7 R_{200} 处达到峰值,约至 3.4 R_{200} 处下降(由于轨道混合),在外缘由于首次坠落星系占主导地位而再次上升。我们的结果表明,更质量的团簇具有更高的径向各向异性和更大的峰值 β\beta 值。此外,β(r)\beta(r) 随红移演化,高红移团簇显示更主导的径向轨道和增强的坠落运动。我们进一步推导出基于 M_{200} 与关键物理半径之间的红移依赖幂律缩放关系:水动力学半径(R_{hs})、坠落半径(R_{inf})和转向半径(R_{ta})。这些发现为解释观测银河团簇的动力学属性提供了稳健的理论框架,并为理解其在宇宙时间尺度上的动力学状态演化提供了关键见解。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.04575,
  title  = {Quantifying the Velocity Anisotropy Profile of Galaxy Clusters Using the Uchuu Cosmological Simulation},
  author = {Mohamed H. Abdullah and Raouf H. Mabrouk and Tomoaki Ishiyama and Gillian Wilson and Magdy Y. Amin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.04575},
  year   = {2025}
}

备注

13 pages, 7 figures