Проблема ореола куспи

Проблема гало с куспи (также известная как проблема ядра-каспа ) представляет собой несоответствие между предполагаемыми профилями плотности темной материи галактик малой массы и профилями плотности, предсказанными космологическим моделированием N-тел . Почти все моделирования образуют гало темной материи, которые имеют «каспийное» распределение темной материи, с резко возрастающей плотностью 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 ядра-каспа. Многие недавние исследования показали, что включение барионной обратной связи (особенно обратной связи от сверхновых и активных галактических ядер ) может «выровнять» ядро профиля темной материи галактики, поскольку управляемые обратной связью истечения газа создают изменяющийся во времени гравитационный потенциал , который передает энергию орбиты бесстолкновительных частиц темной материи. ^[3]^[4] Другие работы показали, что проблема ядра-каспа может быть решена за пределами наиболее широко распространенной парадигмы холодной темной материи (CDM): моделирование с теплой или самодействующей темной материей также приводит к образованию ядер темной материи в галактиках с малой массой. ^[5]^[6] Также возможно, что распределение темной материи, минимизирующее энергию системы, имеет плоский центральный профиль плотности темной материи. ^[7]

Результаты моделирования

По словам WJG де Блока, «наличие выступа в центрах гало CDM является одним из самых ранних и убедительных результатов, полученных в результате космологического моделирования N-тел». ^[8] Численное моделирование формирования структуры CDM предсказывает некоторые свойства структуры, которые противоречат астрономическим наблюдениям.

Наблюдения

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

Возможные решения

Конфликт между численным моделированием и астрономическими наблюдениями создает численные ограничения, связанные с проблемой ядра/каспа. Наблюдательные ограничения на концентрацию гало подразумевают существование теоретических ограничений на космологические параметры. По мнению Макгога , Баркера и де Блока, ^[10] могут быть три основные возможности для интерпретации пределов концентрации гало, установленных ими или кем-либо еще:

«Гало CDM должно иметь точки возврата, поэтому заявленные пределы сохраняются и создают новые ограничения на космологические параметры». ^[11]
«Что-то (например, обратная связь, модификации природы темной материи) устраняет точки возврата и, следовательно, ограничения космологии». ^[12]
«Картина формирования ореолов, предложенная моделированием CDM, неверна».

Один из подходов к решению проблемы касп-ядра в галактических гало состоит в рассмотрении моделей, которые изменяют природу темной материи; среди других возможностей теоретики рассматривали теплую , нечеткую , самодействующую и метахолодную 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

Проблема карликовой галактики (также известная как «проблема пропавших спутников»)
Список нерешенных задач по физике

Ссылки

^ Мур, Бен; и др. (август 1994 г.). «Доказательства против темной материи без диссипации из наблюдений за гало галактик». Природа . 370 (6491): 629–631. Бибкод : 1994Natur.370..629M . дои : 10.1038/370629a0 . S2CID 4325561 .
^ О, Се-Хон; и др. (май 2015 г.). «Массовые модели карликовых галактик высокого разрешения из МЕЛОЧЕЙ». Астрономический журнал . 149 (6): 180. arXiv : 1502.01281 . Бибкод : 2015AJ....149..180O . дои : 10.1088/0004-6256/149/6/180 . S2CID 1389457 .
^ Наварро, Хулио; и др. (декабрь 1996 г.). «Ядра гало карликовых галактик» . МНРАС . 283 (3): L72–L78. arXiv : astro-ph/9610187 . Бибкод : 1996MNRAS.283L..72N . дои : 10.1093/mnras/283.3.l72 .
^ Понцен, Эндрю; и др. (2012). «Как обратная связь сверхновой превращает выступы темной материи в ядра» . Природа . 421 (4): 3464–3471. arXiv : 1106.0499 . Бибкод : 2012MNRAS.421.3464P . дои : 10.1111/j.1365-2966.2012.20571.x . S2CID 26992856 .
^ Ловелл, Марк; и др. (март 2012 г.). «Гало ярких галактик-спутников во вселенной теплой темной материи» . МНРАС . 420 (3): 2318–2324. arXiv : 1104.2929 . Бибкод : 2012MNRAS.420.2318L . дои : 10.1111/j.1365-2966.2011.20200.x . S2CID 53698295 .
^ Элберт, Оливер; и др. (октябрь 2015 г.). «Формирование ядра в карликовых гало с самодействующей темной материей: точная настройка не требуется» . МНРАС . 453 (1): 29–37. arXiv : 1412.1477 . Бибкод : 2015MNRAS.453...29E . дои : 10.1093/mnras/stv1470 .
^ Jump up to: ^а ^б Ранстедтлер, Аллан (ноябрь 2018 г.). «Модель массы и распределения частиц в гало темной материи». Канадский физический журнал . 96 (11): 1178–1182. Бибкод : 2018CaJPh..96.1178R . дои : 10.1139/cjp-2017-0804 . ISSN 0008-4204 . S2CID 125555275 .
^ де Блок; ВДГ (2009). «Проблема ядра-каспа» . Достижения астрономии . 2010 : 1–14. arXiv : 0910.3538 . Бибкод : 2010AdAst2010E...5D . дои : 10.1155/2010/789293 . S2CID 55026264 .
^ Хуэй, Л. (2001). «Границы унитарности и проблема острого гало». Физ. Преподобный Летт . 86 (16): 3467–3470. arXiv : astro-ph/0102349 . Бибкод : 2001PhRvL..86.3467H . дои : 10.1103/PhysRevLett.86.3467 . ПМИД 11328000 . S2CID 22259958 .
^ Макгоф, СС; Баркер, МК; де Блок, WJG (20 февраля 2003 г.). «Ограничение космологической плотности массы и спектра мощности по кривым вращения галактик с низкой поверхностной яркостью». Астрофизический журнал . 584 (2): 566–576. arXiv : astro-ph/0210641 . Бибкод : 2003ApJ...584..566M . дои : 10.1086/345806 . S2CID 14888119 .
^ Валенсуэла, О.; Ри, Г.; Клыпин А.; Говернато Ф., Стинсон Г.; Куинн, Т .; Уодсли, Дж. (20 февраля 2007 г.). «Есть ли доказательства существования плоских ядер в гало карликовых галактик? Случай NGC 3109 и NGC 6822». Астрофизический журнал . 657 (2): 773–789. arXiv : astro-ph/0509644 . Бибкод : 2007ApJ...657..773В . дои : 10.1086/508674 . S2CID 14206466 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Говернато, Ф.; Брук, К.; Майер, Л.; Брукс А., Ри Г.; Йонссон, П.; Уиллман, Б.; Стинсон, Г.; Куинн, Т.; 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 . Бибкод : 2010Natur.463..203G . дои : 10.1038/nature08640 . ПМИД 20075915 . S2CID 4411280 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Макгоф, СС; де Блок, WJG; Шомберт, Дж. М.; Кузио де Нарай, Р.; Ким, Дж. Х. (10 апреля 2007 г.). «Скорость вращения, приписываемая темной материи на промежуточных радиусах в дисковых галактиках». Астрофизический журнал . 659 (1): 149–161. arXiv : astro-ph/0612410 . Бибкод : 2007ApJ...659..149M . дои : 10.1086/511807 . S2CID 15193438 .

[1] Мур, Бен; и др. (август 1994 г.). «Доказательства против темной материи без диссипации из наблюдений за гало галактик». Природа . 370 (6491): 629–631. Бибкод : 1994Natur.370..629M . дои : 10.1038/370629a0 . S2CID 4325561 .

[2] О, Се-Хон; и др. (май 2015 г.). «Массовые модели карликовых галактик высокого разрешения из МЕЛОЧЕЙ». Астрономический журнал . 149 (6): 180. arXiv : 1502.01281 . Бибкод : 2015AJ....149..180O . дои : 10.1088/0004-6256/149/6/180 . S2CID 1389457 .

[3] Наварро, Хулио; и др. (декабрь 1996 г.). «Ядра гало карликовых галактик» . МНРАС . 283 (3): L72–L78. arXiv : astro-ph/9610187 . Бибкод : 1996MNRAS.283L..72N . дои : 10.1093/mnras/283.3.l72 .

[4] Понцен, Эндрю; и др. (2012). «Как обратная связь сверхновой превращает выступы темной материи в ядра» . Природа . 421 (4): 3464–3471. arXiv : 1106.0499 . Бибкод : 2012MNRAS.421.3464P . дои : 10.1111/j.1365-2966.2012.20571.x . S2CID 26992856 .

[5] Ловелл, Марк; и др. (март 2012 г.). «Гало ярких галактик-спутников во вселенной теплой темной материи» . МНРАС . 420 (3): 2318–2324. arXiv : 1104.2929 . Бибкод : 2012MNRAS.420.2318L . дои : 10.1111/j.1365-2966.2011.20200.x . S2CID 53698295 .

[6] Элберт, Оливер; и др. (октябрь 2015 г.). «Формирование ядра в карликовых гало с самодействующей темной материей: точная настройка не требуется» . МНРАС . 453 (1): 29–37. arXiv : 1412.1477 . Бибкод : 2015MNRAS.453...29E . дои : 10.1093/mnras/stv1470 .

[:0-7] Jump up to: ^а ^б Ранстедтлер, Аллан (ноябрь 2018 г.). «Модель массы и распределения частиц в гало темной материи». Канадский физический журнал . 96 (11): 1178–1182. Бибкод : 2018CaJPh..96.1178R . дои : 10.1139/cjp-2017-0804 . ISSN 0008-4204 . S2CID 125555275 .

[8] де Блок; ВДГ (2009). «Проблема ядра-каспа» . Достижения астрономии . 2010 : 1–14. arXiv : 0910.3538 . Бибкод : 2010AdAst2010E...5D . дои : 10.1155/2010/789293 . S2CID 55026264 .

[9] Хуэй, Л. (2001). «Границы унитарности и проблема острого гало». Физ. Преподобный Летт . 86 (16): 3467–3470. arXiv : astro-ph/0102349 . Бибкод : 2001PhRvL..86.3467H . дои : 10.1103/PhysRevLett.86.3467 . ПМИД 11328000 . S2CID 22259958 .

[10] Макгоф, СС; Баркер, МК; де Блок, WJG (20 февраля 2003 г.). «Ограничение космологической плотности массы и спектра мощности по кривым вращения галактик с низкой поверхностной яркостью». Астрофизический журнал . 584 (2): 566–576. arXiv : astro-ph/0210641 . Бибкод : 2003ApJ...584..566M . дои : 10.1086/345806 . S2CID 14888119 .

[11] Валенсуэла, О.; Ри, Г.; Клыпин А.; Говернато Ф., Стинсон Г.; Куинн, Т .; Уодсли, Дж. (20 февраля 2007 г.). «Есть ли доказательства существования плоских ядер в гало карликовых галактик? Случай NGC 3109 и NGC 6822». Астрофизический журнал . 657 (2): 773–789. arXiv : astro-ph/0509644 . Бибкод : 2007ApJ...657..773В . дои : 10.1086/508674 . S2CID 14206466 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[12] Говернато, Ф.; Брук, К.; Майер, Л.; Брукс А., Ри Г.; Йонссон, П.; Уиллман, Б.; Стинсон, Г.; Куинн, Т.; 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 . Бибкод : 2010Natur.463..203G . дои : 10.1038/nature08640 . ПМИД 20075915 . S2CID 4411280 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[13] Макгоф, СС; де Блок, WJG; Шомберт, Дж. М.; Кузио де Нарай, Р.; Ким, Дж. Х. (10 апреля 2007 г.). «Скорость вращения, приписываемая темной материи на промежуточных радиусах в дисковых галактиках». Астрофизический журнал . 659 (1): 149–161. arXiv : astro-ph/0612410 . Бибкод : 2007ApJ...659..149M . дои : 10.1086/511807 . S2CID 15193438 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]