Cosmic structures from a mathematical perspective 1: dark matter halo mass density profiles
Cosmic structures from a mathematical perspective 1: dark matter halo mass density profiles
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数学角度的宇宙结构1：暗物质晕质量密度分布
DOI：
10.1007/s10714-020-02715-w
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发表时间：
2020
影响因子：
2.8
通讯作者：
J. Wagner
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
J. Wagner
几十年来，由相同的、无碰撞的粒子组成的系综的个体自引力结构的形状一直难以捉摸。特别是，为什么像Navarro-Frenk-白色或Einasto轮廓这样的质量密度轮廓与基于模拟和观测的暗物质晕很好地拟合的原因还没有被发现。给定三维的、球对称的幂律概率密度分布来定位上述系综中的单个粒子，我们推导出最可能和最不可能的联合系综配置的幂律指数的约束方程。我们发现，任何暗物质晕可以分为三个区域：核心，中间部分，和外围部分的边界半径。核的幂律指数由核内颗粒分布的平均半径决定。在无限多粒子的极限下，中间区域变成等温的。远离中心的质量密度分布的斜率是由相对于最外层的晕粒子的选择决定的，这样就出现了两个典型的极限情况，解释了星系团郊区的斜率和星系郊区的斜率。因此，我们成功地从一般的观点推导出常见的拟合函数的质量密度分布。这些结果也可以找到一个简单的解释的尖点核心问题，并从其动力学分离的晕描述。
The shapes of individual self-gravitating structures of an ensemble of identical, collisionless particles have remained elusive for decades. In particular, a reason why mass density profiles like the Navarro–Frenk–White or the Einasto profile are good fits to simulation- and observation-based dark matter halos has not been found. Given the class of three dimensional, spherically symmetric power-law probability density distributions to locate individual particles in the ensemble mentioned above, we derive the constraining equation for the power-law index for the most and least likely joint ensemble configurations. We find that any dark matter halo can be partitioned into three regions: a core, an intermediate part, and an outskirts part up to boundary radius. The power-law index of the core is determined by the mean radius of the particle distribution within the core. The intermediate region becomes isothermal in the limit of infinitely many particles. The slope of the mass density profile far from the centre is determined by the choice ofwith respect to the outmost halo particle, such that two typical limiting cases arise that explain the-slope for galaxy-cluster outskirts and the-slope for galactic outskirts. Hence, we succeed in deriving the mass density profiles of common fitting functions from a general viewpoint. These results also allow to find a simple explanation for the cusp-core-problem and to separate the halo description from its dynamics.
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DOI：
10.1142/9789813227958_0002
发表时间：
2019
期刊：
Formation of the First Black Holes
影响因子：
--
作者：
B. Schäfer
通讯作者：
B. Schäfer
用动场论研究宇宙结构的形成
影响因子：
2.4
作者：
M. Bartelmann;E. Kozlikin;R. Lilow;C. Littek;F. Fabis;I. Kostyuk;C. Viermann;Lavinia Heisenberg;Sara Konrad;Daniel Geiss
通讯作者：
Daniel Geiss
DOI：
--
发表时间：
2010-05
期刊：
arXiv: Cosmology and Nongalactic Astrophysics
影响因子：
--
作者：
D. Coe
通讯作者：
D. Coe
强引力透镜的广义模型无关表征 â VI 形式主义内在简并性的起源及其对 H0 的影响
影响因子：
4.8
作者：
J. Wagner
通讯作者：
J. Wagner