温暗物质宇宙的最初十亿年

Umberto Maio; Matteo Viel

doi:10.1093/mnras/stu2304

温暗物质宇宙的最初十亿年

宇宙学与河外天体物理 2015-06-23 v2 星系天体物理

作者: Umberto Maio , Matteo Viel

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摘要

我们展示了在质量为 3 keV（热遗迹）的温暗物质 (WDM) 场景下，关于原初结构生长和演化的宇宙学 N 体流体动力学化学模拟结果，并将其与标准冷暗物质 (CDM) 模型进行了比较。我们关注高红移宇宙 ( $z>6$ )，那里的结构形成过程应更好地反映物质功率谱方面的原初（线性）差异。我们发现早期纪元可以是探测暗物质性质的特殊探针。非线性 WDM 功率谱和质量函数比 CDM 低达 2 个数量级，并在整个第一个 Gyr 内显示出几倍的弥散。由于大 $k$ 模的功率阻尼，WDM 晕中的失控分子冷却受到严重抑制，因此宇宙（种群 III 和 II-I）恒星形成率 (SFR) 通常低于 CDM 预测。由于黑暗时代早期 WDM 迷你晕的稀疏和滞后演化，在 $z>10$ 时，在 WDM 背景下形成的发光天体非常罕见，其缺乏可以用一个仅依赖于星等和红移的简单解析公式来拟合。未来对微弱星系的高 $z$ 观测有可能通过宇宙恒星质量密度 (SMD) 和比 SFR 来区分 CDM 和 WDM 场景。与替代宇宙学（如非高斯或暗能量模型）或大 $z$ 处的高阶修正（如原初流动或原始 IMF 的变化）的影响相比，WDM 造成的影响确实更为剧烈。

关键词

温暗物质冷暗物质结构形成 N 体模拟高红移宇宙恒星形成率功率谱迷你晕

引用

@article{arxiv.1409.6718,
  title  = {The First Billion Years of a Warm Dark Matter Universe},
  author = {Umberto Maio and Matteo Viel},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1409.6718},
  year   = {2015}
}

备注

MNRAS in press --- "There's only two kinds ..." https://www.youtube.com/watch?v=6YnryHbJqC4 --- High-resolution images: http://adlibitum.oats.inaf.it/maio/wdm.html

温暗物质宇宙的最初十亿年

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