暗物質主暈與其子暈的自旋方向相關性研究

作者：陳升,趙東海

摘要：利用高精度大樣本A冷暗物質（Acolddarkmatter，ACDM）宇宙學數值模擬的結果，對暗物質主暈與其子暈的自旋方向相關性進行了研究。本文用兩者自旋方向夾角的余弦值（COSθ）作為指標，觀察（COSθ）隨兩者之間距離以及紅移的變化。若暗物質暈的自旋方向在空間隨機分布，則按統計理論可得（COSθ）應為0；若（COSθ）大于0，則表示暗暈之間自旋方向正相關；若（COSθ）小于0，則表示暗暈之間自旋方向反相關。主要得到三個結果：第一，子暈自旋方向在空間的分布非隨機，越靠近主暈內部，（COSθ）越大且為正值，與主暈的自旋方向相關性越強烈。當子暈與主暈質量相當時，在主暈的百分之一個維里半徑（virialradiusl距離處，耦合信號非常強烈，（COS0）高達約0．8；而在主暈的維里半徑距離處，相關性幾乎不存在。第二，子暈與主暈的質量比越大，相關性越強烈。當子暈與主暈質量比相同時，對于不同質量主暈，如1011±0.5^M，1012±0.5^h-1^M，1013±0.5^h-1^M,10 14±0.5^h-1M（其中Me為太陽質量，九為無量綱哈勃常數），相關性曲線幾乎重合。第三，該相關性不依賴于紅移。但高紅移處仍需更高精度模擬進一步驗證。這是首次對暗物質主暈與其子暈自旋方向相關性進行的系統性研究，且相關強度較類似物理量的相關更強。末尾簡要討論了產生該相關性的可能原因和可深入進行的后續研究。

發文機構：中國科學院上海天文臺

關鍵詞：自旋方向相關性數值模擬暗物質暈數值效應紅移spin direction correlationsimulationdark matter halonumerical effectred-shift

分類號： P159[天文地球—天文學]