苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应与X射线光度的标度关系及宇宙重子场的无标度演化

最近的研究揭示，在无标度范围内，即从非线性演化的起始尺度到耗散尺度，宇宙重子流体的速度和质量密度场可以被自相似的对数-泊松层级结构极好地描述。作为这种演化的结果，如果物理量是在大于耗散尺度的尺度上的元胞内测量的，那么宇宙重子流体的各种物理量之间的关系应该是标度不变的，无论重子流体是处于维里化的暗晕中，还是处于维里化前的状态。我们通过热苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应的康普顿参数 $y(r)$ 与X射线光度 $L_{\rm x}(r)$ 之间的关系来检验这一性质，其中 $r$ 是测量 $y$ 和 $L_{\rm x}$ 的区域尺度。根据非线性演化的自相似层级情景，可以预期：1.) 在 $y(r)$-$L_x(r)$ 关系 $y(r)=10^{A(r)}[L_{\rm x}(r)]^{\alpha(r)}$ 中，系数 $A(r)$ 和 $\alpha(r)$ 是标度不变的；2.) 由包含坍缩天体的元胞给出的关系 $y(r)=10^{A(r)}[L_{\rm x}(r)]^{\alpha(r)}$ 也适用于不含坍缩天体的元胞，只要 $r$ 大于耗散尺度。通过对观测数据进行尺度分解分析，并将观测到的 $y(r)$-$L_x(r)$ 关系与流体动力学模拟样本进行比较，这两个预测得到了很好的证实。本文还讨论了这一结果对非引力加热特征尺度的意义。