Структура гало холодной тёмной материи

С помощью N-тельных симуляций мы исследуем структуру тёмных гало в стандартной космогонической модели холодной тёмной материи. Гало выделяются из симуляций космологически репрезентативных областей и затем моделируются по отдельности с высоким разрешением. Мы изучаем объекты с массами от гало карликовых галактик до гало богатых скоплений галактик. Сферически усреднённые профили плотности всех исследованных нами гало могут быть описаны в пределах двух порядков по радиусу посредством масштабирования простого «универсального» профиля. Характерная избыточная плотность гало, или, что эквивалентно, его концентрация, сильно коррелирует с массой гало; эта зависимость отражает зависимость эпохи формирования гало от его массы. Профили гало приблизительно изотермичны в широком диапазоне радиусов, однако вблизи центра они значительно положе, чем r^-2, а вблизи вириального радиуса — круче, чем r^-2. Согласование с наблюдаемыми кривыми вращения дисковых галактик требует, чтобы отношения массы диска к светимости систематически возрастали с увеличением светимости. Кроме того, это указывает на то, что гало ярких галактик лишь слабо зависят от светимости галактики и имеют круговые скорости, значительно меньшие скорости вращения диска. Это может объяснить, почему светимость и динамика некоррелированы в наблюдаемых выборках двойных галактик и систем «галактика-спутник/спиральная галактика». Для скоплений галактик наши модели гало согласуются как с наличием гигантских дуг, так и с наблюдаемой структурой внутрикластерной среды; кроме того, они дают простое объяснение различающимся оценкам радиусов ядер скоплений, полученным предыдущими авторами. Наши результаты также выявляют два недостатка модели холодной тёмной материи. Гало холодной тёмной материи слишком концентрированы, чтобы согласовываться с параметрами гало, выведенными для карликовых неправильных галактик, а предсказанная численность гало галактик превышает наблюдаемую численность галактик. Первая проблема может означать, что структура ядер карликовых галактик была изменена в процессе формирования галактик, а вторая — что галактики не смогли...