ダークサテライトは存在するか？―コールドダークマターモデルにおける諸問題の解明

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これまでの研究では、ダークマターハローは中心で質量密度が発散するカスプ状構造を普遍的に持つことが強く示唆されている。一方で、近傍矮小銀河の回転曲線の精密観測では多くの場合ダークマターハローの中心質量密度分布はほぼ一定のコア状構造、もしくは理論予言よりは滑らかな質量密度分布（冪指数）を持つことが知られている。この理論と観測の矛盾は“カスプ－コア問題”として広く知られている。これまでの銀河形成シミュレーションの研究により、超新星等のフィードバックが重力場を変化させ、ダークマターハローの質量分布をカスプ構造からコア構造へ遷移させるという現象論的な理解が積みあがってきた。しかしながら、その遷移を支配する基礎物理過程の理解は、未だ根本的な理解に至っているとはとても言い難い。カスプ-コア遷移によるダークマターハローのパラメータの変化をモデル化し、これをc-M relation と組み合わせることによって、カスプ-コア遷移後のダークマターハローのパラメータに対する予言を行った。遷移前後で「中心部分のみが変化する」、「総質量は保存される」という仮定のもとカスプ-コア遷移モデルを定式化すると、あるカスププロファイルのパラメータの組み合わせに対して一意に遷移後のコアプロファイルのパラメータの組み合わせを決定できる。このモデルを適用したc-M relation を観測と比較すると、steller feedbackによるエネルギーが重力ポテンシャルより大きくなる1000億太陽質量以下でカスプ-コア遷移後の予言と一致し、それより大きい系で遷移前の予言と一致した。これは、ダークマターハローがCDM モデルの予言通り当初カスププロファイルで形成され、後天的にコアプロファイルに遷移して現在観測されるに至るというシナリオを支持する結果が得られた。