ΛCDM暗物质子结构对星团轨道演化的影响

我们全面研究了由ΛCDM暗物质子晕分布引起的扰动如何导致星团偏离其轨道。通过大量无质量测试粒子模拟，我们发现：(1)质量小于$10^8 M_{\odot}$的子晕对测试粒子轨道的影响可忽略不计；(2)仅在子结构分数$f_{sub} \geq 1\%$的环境中，扰动才会导致轨道偏离；(3)来自更致密子晕的扰动产生更大的轨道偏离；(4)相对于背景潮汐场较强的子晕扰动导致更大的轨道偏离。为了预测测试粒子轨道能量变化$\sigma_e(t)$如何随时间增加，我们检验了由单质量子晕群体导出的理论对具有质量谱的子晕群体的适用性。我们发现，通过假设所有子晕质量等于平均子晕质量，并利用局部平均子晕间距来估计子晕相互作用引起的测试粒子速度变化，可以预测质量谱子晕群体中测试粒子的演化$\sigma_e(t)$。此外，轨道距离$r$处的轨道距离变化可通过$\sigma_r=2.98 \times 10^{-5} \pm 8 \times 10^{-8} (\rm kpc^{-1} km^{-2} s^{2}) \times r \times \sigma_e$计算，其关于最佳拟合直线的弥散为0.08 kpc。最后，我们得出结论：在类银河系星系100 kpc范围内运行的星团，其瓦解时间的变化不超过$2\%$。