重子对低质量暗物质晕的影响

Voids-within-Voids-within-Voids (VVV) 项目利用纯暗物质模拟研究了标准 $\Lambda\mathrm{CDM}$ 宇宙学中全质量范围内暗物质晕的丰度与结构。在此我们探讨了重子效应如何修正 $z=0$ 时处于 $10^4$ 至 $10^7~\mathrm{M_\odot}$ 范围内（低于星系形成阈值）晕质量的结果。我们的主要研究聚焦于在 $z=127$ 具有相同初始条件的三组模拟：一组仅追踪暗物质，一组包含非辐射气体，另一组额外包含与该晕质量范围相关的重子物理（冷却与光电加热）。在非辐射模拟中，对于高于 $10^{5.5}~\mathrm{M_\odot}$ 的质量，晕丰度与内部结构与纯暗物质模拟非常相似，且重子与暗物质之比在各处均接近宇宙学背景值。在更低质量下，该比值下降，且非辐射情形下的晕浓度更低、质量更小。更高分辨率的测试模拟表明这主要是分辨率效应；由残余压强效应导致的预期重子含量下降仅在 $z=0$ 的晕低于 $\sim 10^{2.7}~\mathrm{M_\odot}$ 时才变得显著。然而，在我们的“全物理”运行中，气体在 $z=6$ 被再电离加热，这导致我们模拟质量范围内的所有晕中的气体几乎被完全排出。这使得晕质量函数被抑制了 $\sim 30 \%$，降低了晕浓度，并因此使暗物质湮灭信号减弱了 $\sim 40-60 \%$。