Универсальный профиль плотности при иерархической кластеризации

С помощью высокоразрешающих N-body-моделирований мы исследуем профили равновесной плотности гало тёмной материи во Вселенных с иерархической кластеризацией. Мы обнаружили, что все такие профили имеют одинаковую форму, не зависящую от массы гало, начального спектра флуктуаций плотности и значений космологических параметров. Равновесные профили, усреднённые по сферическим оболочкам, хорошо описываются на двух порядках величины по радиусу простой формулой, первоначально предложенной для описания структуры скоплений галактик во Вселенной с холодной тёмной материей. В рамках каждой конкретной космологии два масштабных параметра аппроксимации — масса гало и его характеристическая плотность — сильно коррелируют. Гало малой массы значительно плотнее более массивных систем; эта корреляция отражает более высокое красное смещение коллапса малых гало. Характеристическая плотность равновесного гало пропорциональна плотности Вселенной в момент его формирования. Подходящее определение времени формирования позволяет использовать одну и ту же константу пропорциональности для всех исследованных нами космологий. Мы сопоставляем наши результаты с предыдущими исследованиями профилей плотности гало и показываем, что они хорошо согласуются. Кроме того, мы приводим пошаговую аналитическую процедуру, основанную на формализме Пресса—Шехтера, которая позволяет рассчитывать точные равновесные профили как функцию массы в любой иерархической модели.