具有中心超大质量黑洞的温暗物质星系

Hector J. de Vega; Norma G. Sanchez

doi:10.3390/universe8030154

具有中心超大质量黑洞的温暗物质星系

星系天体物理 2022-04-26 v2 广义相对论与量子宇宙学高能物理 - 唯象学高能物理 - 理论

作者: Hector J. de Vega , Norma G. Sanchez

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摘要

我们将用于星系结构的 Thomas-Fermi 方法推广，以自洽且非线性地包含中心超大质量黑洞。这种方法自然地融入了温暗物质 (WDM) 粒子的量子压力，并在存在超大质量黑洞 (SMBHs) 的情况下展示了其全部威力和清晰性。我们发现了主要星系和中心黑洞的量级：晕半径 $r_h$ 、晕质量 $M_h$ 、黑洞质量 $M_{BH}$ 、速度弥散、相空间密度，以及它们在广泛星系范围内的真实天体物理值、质量和尺寸。SMBH 质量在此框架中自然产生。我们广泛的数值计算和详细的解析分辨率表明，在有 SMBH 的情况下，任何星系中 WDM 的两种机制：经典（玻尔兹曼稀薄）和量子（致密）必然共存：从较小且致密的星系到最大的星系。从量子区域到经典区域的转变恰好发生在化学势为零的同一点 $r_A$ 。一种具有三个区域的新颖晕结构显现出来：围绕 SMBH 的半径为 $r_A$ 的小型量子致密核心，随后是一个直至黑洞影响半径 $r_i$ 的较不致密区域，然后对于 $r > r_i$ ，出现具有其天体物理尺寸的已知晕星系。我们发现并分析了三类代表性的星系加中心 SMBH 解：分别具有 $10^5$ 、 $10^7$ 和 $10^9 M_\odot$ SMBH 质量的小型、中型和大型星系。发现最小星系尺寸和质量约为 $10^7 M_\odot$ ，大于没有 SMBH 的情况。在 $10^4 M_\odot < M_h < 10^7 M_\odot$ 范围内的小型星系无法容纳中心 SMBH。我们发现了新颖的 $M_{BH} - r_h - M_h$ 标度关系。推导了星系的状态方程：压力 $P(r)$ 在 SMBH 附近取巨大值，然后在进入经典区域时急剧下降，遵循局部理想气体行为。（摘要删节）

关键词

温暗物质超大质量黑洞星系结构 Thomas-Fermi 方法量子压力晕质量标度关系状态方程

引用

@article{arxiv.1705.05418,
  title  = {Warm Dark Matter Galaxies with Central Supermassive Black-Holes},
  author = {Hector J. de Vega and Norma G. Sanchez},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1705.05418},
  year   = {2022}
}

备注

Published in Universe 2022. Expanded Introduction, Refs and Conclusions; 35 pages, 14 figures, new material

具有中心超大质量黑洞的温暗物质星系

摘要

关键词

引用

备注

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