Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Cuspy проблема гало (также известная как проблема ядра-параболической ) относится к расхождению между предполагаемыми темной материей профилями плотности малой массой галактик и профилями плотности , предсказываемых космологическим моделированием N-телом . Почти все моделирование формирует ореолы темной материи, которые имеют «остроконечные» распределения темной материи с резким увеличением плотности на малых радиусах, в то время как кривые вращения большинства наблюдаемых карликовых галактик предполагают, что они имеют плоские центральные профили плотности темной материи («ядра»). [1] [2]

Было предложено несколько возможных решений проблемы острия ядра. Многие недавние исследования показали, что включение барионной обратной связи (особенно обратной связи от сверхновых и активных ядер галактик ) может «сгладить» ядро ​​профиля темной материи галактики, поскольку потоки газа, вызванные обратной связью, создают изменяющийся во времени гравитационный потенциал, который передает энергию в орбиты бесстолкновительных частиц темной материи. [3] [4] Другие работы показали, что проблема ядра-куспида может быть решена вне наиболее широко принятой парадигмы холодной темной материи (CDM): моделирование с теплым или самовзаимодействиемтемная материя также производит ядра темной материи в галактиках с малой массой. [5] [6] Также возможно, что распределение темной материи, которое минимизирует энергию системы, имеет плоский центральный профиль плотности темной материи. [7]

Результаты моделирования [ править ]

Согласно WJG de Blok, «присутствие куспида в центрах гало CDM - один из самых ранних и сильных результатов, полученных при космологическом моделировании N тел». [8] Численное моделирование формирования структуры CDM предсказывает некоторые свойства структуры, которые противоречат астрономическим наблюдениям.

Наблюдения [ править ]

Расхождения варьируются от галактик до скоплений галактик. «Основная проблема, которая привлекла большое внимание, - это проблема ореола с острием, а именно то, что модели CDM предсказывают гало, которые имеют ядро ​​высокой плотности или имеют слишком крутой внутренний профиль по сравнению с наблюдениями». [9]

Возможные решения [ править ]

Конфликт между численным моделированием и астрономическими наблюдениями создает численные ограничения, связанные с проблемой ядра / выступа. Ограничения наблюдений на концентрацию гало подразумевают существование теоретических ограничений на космологические параметры. Согласно Макгоу , Баркеру и де Блоку [10], могут существовать 3 основные возможности для интерпретации пределов концентрации ореола, установленных ими или кем-либо еще:

  1. «Гало CDM должны иметь каспы, поэтому установленные пределы сохраняются и обеспечивают новые ограничения на космологические параметры». [11]
  2. «Что-то (например, обратная связь, модификации природы темной материи) устраняет куспиды и, следовательно, ограничения космологии». [12]
  3. «Картина формирования ореола, предложенная моделированием CDM, неверна».

Один из подходов к решению проблемы остаточного ядра в галактических гало состоит в рассмотрении моделей, которые изменяют природу темной материи; теоретики рассматривали , среди прочего, теплую , нечеткую , самовзаимодействующую и мета-холодную темную материю. [13] Одним из простых решений может быть то, что распределение темной материи, которое минимизирует энергию системы, имеет плоский центральный профиль плотности темной материи. [7]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Мур, Бен; и другие. (Август 1994 г.). «Свидетельства против бездиссипативной темной материи из наблюдений за гало галактик». Природа . 370 (6491): 629–631. Bibcode : 1994Natur.370..629M . DOI : 10.1038 / 370629a0 . S2CID  4325561 .
  2. ^ О, Се-Хон; и другие. (Май 2015 г.). «Массовые модели карликовых галактик с высоким разрешением из МАЛЕНЬКИХ ВЕЩЕЙ». Астрономический журнал . 149 (6): 180. arXiv : 1502.01281 . Bibcode : 2015AJ .... 149..180O . DOI : 10,1088 / 0004-6256 / 149/6/180 . S2CID 1389457 . 
  3. ^ Наварро, Хулио; и другие. (Декабрь 1996 г.). «Ядра ореолов карликовых галактик». MNRAS . 283 (3): L72 – L78. arXiv : astro-ph / 9610187 . Bibcode : 1996MNRAS.283L..72N . DOI : 10.1093 / MNRAS / 283.3.l72 .
  4. ^ Понцен, Эндрю; и другие. (2012). «Как обратная связь сверхновой превращает куспиды темной материи в ядра». Природа . 421 (4): 3464–3471. arXiv : 1106.0499 . Bibcode : 2012MNRAS.421.3464P . DOI : 10.1111 / j.1365-2966.2012.20571.x . S2CID 26992856 . 
  5. ^ Ловелл, Марк; и другие. (Март 2012 г.). «Ореолы ярких галактик-спутников в теплой вселенной с темной материей». MNRAS . 420 (3): 2318–2324. arXiv : 1104.2929 . Bibcode : 2012MNRAS.420.2318L . DOI : 10.1111 / j.1365-2966.2011.20200.x . S2CID 53698295 . 
  6. ^ Эльберт, Оливер; и другие. (Октябрь 2015 г.). «Формирование ядра в карликовых гало с самовзаимодействующей темной материей: тонкая настройка не требуется». MNRAS . 453 (1): 29–37. arXiv : 1412,1477 . Bibcode : 2015MNRAS.453 ... 29E . DOI : 10.1093 / MNRAS / stv1470 .
  7. ^ a b Ранстедтлер, Аллан (ноябрь 2018 г.). «Модель массы и распределения частиц в гало темной материи». Канадский журнал физики . 96 (11): 1178–1182. Bibcode : 2018CaJPh..96.1178R . DOI : 10,1139 / CJP-2017-0804 . ISSN 0008-4204 . 
  8. ^ де Блок; WJG (2009). «Проблема стержня-куспида». Успехи в астрономии . 2010 : 1–14. arXiv : 0910.3538 . Bibcode : 2010AdAst2010E ... 5D . DOI : 10.1155 / 2010/789293 . S2CID 55026264 . 
  9. ^ Хуэй, Л. (2001). «Границы унитарности и проблема ореола Каспи». Phys. Rev. Lett . 86 (16): 3467–3470. arXiv : astro-ph / 0102349 . Bibcode : 2001PhRvL..86.3467H . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.86.3467 . PMID 11328000 . S2CID 22259958 .  
  10. ^ Макгоу, СС; Баркер, МК; де Блок, WJG (20 февраля 2003 г.). «Предел космологической плотности массы и спектра мощности из кривых вращения галактик с низкой поверхностной яркостью». Астрофизический журнал . 584 (2): 566–576. arXiv : astro-ph / 0210641 . Bibcode : 2003ApJ ... 584..566M . DOI : 10.1086 / 345806 . S2CID 14888119 . 
  11. ^ Валенсуэла, О .; Rhee, G .; Клыпин, А .; Governato, F., Stinson, G .; Куинн, Т .; Уодсли, Дж. (20 февраля 2007 г.). «Есть ли доказательства плоских ядер в гало карликовых галактик? Случай NGC 3109 и NGC 6822». Астрофизический журнал . 657 (2): 773–789. arXiv : astro-ph / 0509644 . Bibcode : 2007ApJ ... 657..773V . DOI : 10.1086 / 508674 . S2CID 14206466 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  12. ^ Governato, F .; Brook, C .; Mayer, L .; Brooks, A., Rhee, G .; Jonsson, P .; Willman, B .; Стинсон, G .; Quinn, T .; Мадау П. (20 января 2010 г.). "Карликовые галактики без выпуклостей и ядра темной материи от истечения сверхновых". Природа . 463 (7278): 203–206. arXiv : 0911.2237 . Bibcode : 2010Natur.463..203G . DOI : 10,1038 / природа08640 . PMID 20075915 . S2CID 4411280 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Макгоу, СС; де Блок, WJG; Шомберт, JM; Kuzio de Naray, R .; Ким, JH (10 апреля 2007 г.). «Скорость вращения темной материи на промежуточных радиусах в дисковых галактиках». Астрофизический журнал . 659 (1): 149–161. arXiv : astro-ph / 0612410 . Bibcode : 2007ApJ ... 659..149M . DOI : 10.1086 / 511807 . S2CID 15193438 .