暗物质主晕与其子晕的自旋方向相关性研究

• 作者: 赵东海 陈升
• 来源期刊: 中国科学院上海天文台年刊
• 学科: 地球科学
• 关键词: 自旋方向相关性 数值模拟 暗物质晕 数值效应 红移
• 年，卷（期）: 2015,（1）
• 所属期刊栏目: 天体物理
• 页码范围: 24-32
• 页数: 9页
• 分类号: P159
• 语种: 中文

摘要

利用高精度大样本∧冷暗物质(∧ cold dark matter,ACDM)宇宙学数值模拟的结果,对暗物质主晕与其子晕的自旋方向相关性进行了研究.本文用两者自旋方向夹角的余弦值〈cosθ〉作为指标,观察〈cosθ〉随两者之间距离以及红移的变化.若暗物质晕的自旋方向在空间随机分布,则按统计理论可得〈cosθ〉应为0;若〈cosθ〉大于0,则表示暗晕之间自旋方向正相关;若〈cosθ〉小于0,则表示暗晕之间自旋方向反相关.主要得到三个结果:第一,子晕自旋方向在空间的分布非随机,越靠近主晕内部,〈cosθ〉越大且为正值,与主晕的自旋方向相关性越强烈.当子晕与主晕质量相当时,在主晕的百分之一个维里半径(virial radius)距离处,耦合信号非常强烈,〈cosθ〉高达约0.8;而在主晕的维里半径距离处,相关性几乎不存在.第二,子晕与主晕的质量比越大,相关性越强烈.当子晕与主晕质量比相同时,对于不同质量主晕,如1011±0.5h-1M⊙,1012±0.5h-1M⊙,1013±0.5h-1M⊙,1014±0.5h-1M⊙(其中M⊙为太阳质量,h为无量纲哈勃常数),相关性曲线几乎重合.第三,该相关性不依赖于红移.但高红移处仍需更高精度模拟进一步验证.这是首次对暗物质主晕与其子晕自旋方向相关性进行的系统性研究,且相关强度较类似物理量的相关更强.末尾简要讨论了产生该相关性的可能原因和可深入进行的后续研究.