低质量星系在 CDM 宇宙中的预期质量函数：是否存在问题？
天体物理学
2009-11-06 v1
摘要
众所周知，CDM 宇宙中星系 halo 的质量函数在低质量处为相对陡峭的幂律，可能过于陡峭而与观测不一致。但星系质量函数有多陡呢？我们分析了 Gnedin (2000ab) 中描述的 \Lambda CDM 宇宙中形成的第一批巨型亮目天体的恒星和气体质量函数。我们发现尽管暗物质质量函数陡峭，恒星和气体质量函数在低质量天体处却较平坦。恒星质量函数在低质量端始终保持平坦。此外，尽管气体质量函数在再电离时（z~7）遵循暗物质质量函数，但在 z=7 到 z=4 期间，气体质量函数在低质量端也显著平坦化。在 z=4 时，气体和恒星质量函数可用 Schechter 函数拟合，α ~ -1.2 +/- 0.1，显著小于暗物质 halo 质量函数，与一些最近的观测相符。由于 (a) 暗物质 halo 质量函数在低质量处符合 Press-Schechter 表述 n(M) M^-2，且 (b) 加热/冷却和电离过程似乎导致气体在暗物质 halo 中以 M_b M_d^4 的关系收集，因此合成后得到 n(M_b) M_b^-5/4，与模拟结果相当。因此，众所周知的观测事实——即低质量星系相对于来自数值暗物质模拟或 Press-Schechter 模型的 CDM 宇宙预期的缺乏——从这些结果中自然得出，暗示或许不需要标准模型之外的“新物理学”。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0103359,
title = {The Expected Mass Function for Low Mass Galaxies in a CDM Cosmology: Is There a Problem?},
author = {Weihsueh A. Chiu and Nickolay Y. Gnedin and Jeremiah P. Ostriker},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0103359},
year = {2009}
}
备注
Submitted to ApJ, 17 pages including 6 figures