冷暗物质星系的相空间密度分布

我们检阅了近期高分辨率模拟的星系尺度冷暗物质 (CDM) 星系的粗粒度相空间密度分布。随半径变化超过两倍十进制，相空间密度 closely follows power-law, $\rho/\sigma^3 \propto r^{-\alpha}$，其中$\alpha = 1.875$。这一行为与Bertschinger对于均匀膨胀宇宙中二次吸积的自相似解相吻合。相反，对应于Bertschinger解的密度分布（斜率为$r^{2\alpha-6}$的power-law）与CDM星系的密度分布有显著差异。我们表明，具有power-law相空间密度分布的各向同性质量分布构成一种由$\kappa$（即位势和峰值圆形速度之比）控制的一参数族结构。当$\kappa=\alpha=1.875$时，可恢复power-law解$\rho \propto r^{2\alpha-6}$。当$\kappa$大于某个临界值$\kappa_{cr}$时，解会变得非物理，导致中心附近出现负密度。临界解$\kappa =\kappa_{cr}$具有与power-law相空间密度分布约束相容的最窄相空间密度分布。超过三个数量级的半径变化，临界解几乎等同于NFW轮廓。我们的结果表明，NFW轮廓是由层级组装过程产生的，其 preserves Bertschinger的吸积模型相空间分层，但以最大方式混合系统，或许是由于反复合并的结果。