$\texttt{StreamSculptor}$:利用可微模拟在灵活势场中对星流进行哈密顿微扰理论分析
星系天体物理
2024-10-29 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
星流保留了其与小尺度扰动引力相互作用的记忆。虽然星流的微扰模型已在作用量-角坐标下建立,但直接转换到这些坐标仅适用于静态且通常为轴对称的星系模型。真实的银河系势场处于非平衡态,这使得在平衡系统附近应用微扰方法变得复杂。在此,我们结合可微模拟与哈密顿微扰理论,对暗物质子晕对星流可观测量的一阶效应进行建模。为获得星流的微扰描述,我们开发了一种直接且高效的正向模式微分方法,用于哈密顿运动方程。我们的模型在可观测量坐标下运行,使我们能够以微扰方式处理任意子晕势对星流的影响,同时捕捉由其他子结构(如坠入的大麦哲伦云或旋转的棒)引起的非线性效应。该模型预测了星流的速度弥散与子晕统计特性的函数关系,使我们能够将子晕的质量下限约束至约 。我们预测了GD-1星流的速度弥散,发现观测结果与冷暗物质子晕群体一致,并略微偏好更致密的子晕。该方法为在存在子结构的情况下刻画星流提供了一种新途径,与以往工作相比,其建模灵活性显著提高。
引用
@article{arxiv.2410.21174,
title = {$\texttt{StreamSculptor}$: Hamiltonian Perturbation Theory for Stellar Streams in Flexible Potentials with Differentiable Simulations},
author = {Jacob Nibauer and Ana Bonaca and David N. Spergel and Adrian M. Price-Whelan and Jenny E. Greene and Nathaniel Starkman and Kathryn V. Johnston},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.21174},
year = {2024}
}
备注
31 pages (+5 appendix), 17 figures (+4 appendix). Submitted to ApJ. Comments welcome. Code release will accompany publication