Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Проблема каспів англ cuspy halo problem core cusp problem одна з основних суперечностей моделі en із спостережними даним

Проблема точності гало

Проблема точності гало

Проблема каспів (англ. cuspy halo problem, core-cusp problem) — одна з основних суперечностей моделі [en] із спостережними даними. Чисельні моделювання еволюції структури галактик передбачають нескінченну густину в центрі гало темної матерії — так званий касп, однак спостереження кривих обертання поблизу центру галактик не підтверджують такої поведінки густини. Спостережувані криві обертання свідчать про існування в центральних частинах галактик ділянки практично постійної густини, яку називають ядром.

image
Розподіл густини гало темної матерії, отриманий у рамках теоретичного моделювання в рамках моделі ΛCDM (профіль Наваро — Френка — Вайта, червона крива) та шляхом прямих спостережень (псевдоізотермічний профіль, зелена крива). Для центральних областей теоретична залежність, на відміну від експериментальних даних, містить сингулярність.

Суть проблеми

У ході теоретичного дослідження властивостей темної матерії в 1980-х роках було запропоновано гіпотезу [en], зокрема, багатьма групами вчених проводилися чисельні моделювання еволюції структури Всесвіту на масштабах галактик у рамках моделі ΛCDM. Вони показували, що розподіл густини гало темної матерії містить сингулярність (різкий пік у розподілі) у центрі галактики — так званий касп. Найчастіше використовується аналітична апроксимація результатів чисельного моделювання профілем Наваро — Френка — Вайта:

image

де ρ0 — параметр, що визначається густиною речовини Всесвіту в момент формування гало, а Rs — характеристичний радіус гало. Пропонувалися інші варіанти залежності image, але всі вони дають значення показника image для центральних областей галактик (на радіусах r < 1 кпк від центру). Відповідні криві обертання передбачають зростання швидкості пропорційно image.

Це протирічить результатам прямих астрономічних спостережень, найважливішими з яких є дані для галактик з низькою поверхневою яскравістю та багатих на газ карликових галактик пізніх типів, оскільки саме такі об'єкти містять велику частку темної матерії. Ці дані здебільшого дають зворотну картину: криві обертання демонструють лінійне зростання в центрі, так що на відстані кількох кілопарсек від центру галактик швидкості виявляються практично вдвічі нижчими за передбачені теоретично. Темна матерія не показує жодних сингулярностей у своєму розподілі, показник у центральних областях за абсолютною величиною не перевищує значення −0,2, тобто спостерігається виражене «ядро» з майже постійною густиною. Функція розподілу густини має скоріше вигляд псевдоізотермічного профілю:

image

де rC — радіус ядра (порядку 1 кпк), ρC — його постійна густина. У ряді публікацій стверджувалося, що принаймні частина спостережних даних задовільно описується профілем Наваро — Френка — Вайта, проте цей висновок не є консенсусним, і більш аргументованим видається припущення, що розподіл темної матерії як мінімум не універсальний для всіх гало.

У ряді робіт зазначалося, що проблема теорії холодної темної матерії носить більш загальний характер у тому сенсі, що вона передбачає в принципі завищену кількість темної матерії у внутрішніх районах гало. Іншим її проявом є проблема дефіциту карликових галактик. Ці проблеми пов'язані й у тому сенсі, що гало з ядром у центрі швидше втратить (завдяки приливному впливу) свої супутники — карликові гало, існування великої кількості яких передбачається чисельним моделюванням у рамках теорії ΛCDM, як і профіль густини з каспом.

Невизначеність в описі розподілу темної матерії в центральних областях галактик викликає труднощі для експериментального виявлення темної матерії. Протиріччя між передбаченнями, заснованими на стандартній космологічній моделі ΛCDM, і спостережними даними використовується критиками цієї моделі як серйозний аргумент проти її коректності.

Можливі пояснення

  • Неточність результатів чисельного моделювання, особливо недостатня роздільна здатність, — майже виключена через значний прогрес обчислювальних можливостей. Навіть максимально точні розрахунки, що дозволяють змоделювати центральну частину гало розміром до 0,1 кпк, дають для цієї області значення показника image в залежності image.
  • Неточність спостережних даних через всілякі похибки, такі як розмиття зображення через низьку роздільну здатність, неточне розташування щілини спектрографа, скінченна ширина щілини спектрографа при реєстрації кривих обертання. Ці похибки найбільші саме при аналізі швидкостей на мінімальних відстанях від центру галактики і могли б призводити до отримання менших значень швидкостей і недооцінки густини темної матерії у відповідних областях.
  • Неадекватність інтерпретації результатів спостереження. Некругові траєкторії зір можуть бути однією з причин некоректності інтерпретації кривих обертання. Однак очікується, що такі ефекти мінімальні для галактик з низькою поверхневою яскравістю. Також висловлювалися припущення, що гало мають насправді несферичну форму, але спостерігаються під певним кутом, здаються сферичними і мають ядро зі сталою густиною. Однак спостережних даних так багато, що спостереження всіх галактик під таким специфічним кутом є малоймовірним. Справжні значення швидкостей обертання можуть бути занижені при спостереженні галактик з ребра. Таку ж похибку може давати нерівномірність розподілу випромінювання в спостережуваному діапазоні (зокрема, Hα).
Тим не менш, було показано, що всі перелічені ефекти не вносять суттєвого спотворення в спостережувану картину і нездатні бути причиною того, що каспи проявляються у спостереженнях як ядро сталої густини. Крім того, застосовувався й альтернативний метод, що взагалі не задіює побудову кривих обертання і заснований на безпосередньому аналізі спектроскопічних даних, і він також показав відсутність каспів у розподілі мас.
  • Розрахункові та спостережні дані вірні, і гало спочатку дійсно містять каспи, але з часом вони розмиваються. Є припущення, що це відбувається завдяки взаємодії з баріонною матерією за допомогою так званого зворотного зв'язку. Зокрема, це могли б бути спалахи зореутворення, потоки газу, викликані вибухами наднових, динамічне тертя хмар газу. Гідродинамічні моделювання, що враховують такі процеси на додачу до гравітаційної взаємодії, демонструють, що це можливо. Пропонувався й аналітичний опис такого роду механізмів. Тим часом показано, що такі процеси можуть, навпаки, збільшувати густину гало в центральних областях. Крім того, вони ефективні не завжди, а лише за певних параметрів інтенсивності зореутворення, загальної маси зоряної складової та ступеня її зосередження до центру.
  • Розрахункові та спостережні дані вірні, але картина утворення гало, передбачувана в рамках моделі холодної темної матерії, неправильна. Це означає необхідність зміни уявлень про властивості та природу темної матерії. Найчастіше як альтернатива розглядається тепла темна матерія, хоча висловлювалися аргументи, що у відповідній моделі еволюції Всесвіту виникнення сингулярностей також неминуче. Пропонувалися й більш екзотичні модифікації: зіткнульна ([en]), [en], сильно анігілююча темна матерія, ультралегка [en] (позначається також як надплинна або [en]) і ряд інших моделей, що мають, однак, свої труднощі. Деякими авторами висловлювалися припущення про необхідність модифікації космологічних параметрів всієї моделі ΛCDM, зокрема, амплітуди середньоквадратичних флуктуацій густини матерії, σ8. Нарешті, найбільш радикальна думка полягає у відкиданні моделі ΛCDM, зокрема, самого факту існування темної матерії. Прихильники цієї позиції пропонують як альтернативу різні теорії модифікованої гравітації.

Примітки

  1. [en], S. M. Faber, [en] & Martin J. Rees. Formation of galaxies and large-scale structure with cold dark matter : ( )[англ.] // Nature. — 1984. — Vol. 311 (11 October). — С. 517—525. — DOI:10.1038/311517a0.
  2. [en]; [en]; Frenk, C. S.; White, S. D. M. The evolution of large-scale structure in a universe dominated by cold dark matter : ( )[англ.] // Astrophysical Journal. — 1985. — Vol. 292 (15 May). — С. 371—394. — ISSN 0004-637X. — DOI:10.1086/163168.
  3. Dubinski, John; Carlberg, R. G. The Structure of Cold Dark Matter Halos : ( )[англ.] // Astrophysical Journal. — 1991. — Vol. 378 (10 September). — С. 496—503. — DOI:10.1086/170451.
  4. deBlok, 2010, с. 2.
  5. , Сабурова А. С., Хоперсков А. В., Хоперсков С. А. Тёмная материя в галактиках : ( )[рос.] // УФН. — 2017. — Т. 187, вып. 1 (январь). — С. 30. — ISSN 1996-6652 0042-1294, 1996-6652. — DOI:10.3367/UFNr.2016.03.037751.
  6. David H. Weinberg, James S. Bullock, Fabio Governato, Rachel Kuzio de Naray, Annika H. G. Peter. Cold dark matter: Controversies on small scales : ( )[англ.] // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2015. — Vol. 112, no. 40 (6 October). — С. 12249—12255. — ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490. — DOI:10.1073/pnas.1308716112.
  7. Joel R Primack. Cosmology: small-scale issues : ( )[англ.] // . — 2009. — Vol. 11, no. 10 (16 October). — С. 6—7. — ISSN 1367-2630. — DOI:10.1088/1367-2630/11/10/105029.
  8. DelPopolo, 2017, с. 2.
  9. DelPopolo, 2017, с. 5.
  10. [es], Frenk C. S., White S. D. M. The Structure of Cold Dark Matter Halos : ( )[англ.] // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1996. — Vol. 462 (10 May). — С. 563. — arXiv:astro-ph/9508025. — Bibcode: 1996ApJ…462..563N. — DOI:10.1086/177173.
  11. deBlok, 2010, с. 2—3.
  12. deBlok, 2010, с. 3, 4.
  13. Se-Heon Oh et al. The Central Slope of Dark Matter Cores in Dwarf Galaxies: Simulations versus THINGS : ( )[англ.] // The Astronomical Journal. — 2011. — Vol. 142, № 1. — С. 24. — DOI:10.1088/0004-6256/142/1/24.
  14. B. Moore, T. Quinn, F. Governato, J. Stadel, G. Lake. Cold collapse and the core catastrophe : ( )[англ.] // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 1999. — Vol. 310, no. 4 (21 December). — С. 1147—1152. — DOI:10.1046/j.1365-8711.1999.03039.x.
  15. W. J. G. de Blok, F. Walter, E. Brinks, C. Trachternach, S-H. Oh, and R. C. Kennicutt Jr. High-resolution rotation curves and galaxy mass models from THINGS : ( )[англ.] // The Astronomical Journal. — 2008. — Vol. 136, № 6 (18 November). — С. 2648—2719. — DOI:10.1088/0004-6256/136/6/2648.
  16. deBlok, 2010, с. 5—7.
  17. Brainerd, Tereasa G.; ; Smail, Ian. Weak Gravitational Lensing by Galaxies : ( )[англ.] // Astrophysical Journal. — 1996. — Vol. 466, № 2 (1 August). — С. 623—637. — DOI:10.1086/177537.
  18. deBlok, 2010, с. 6, 7.
  19. Joshua D. Simon, Alberto D. Bolatto, Adam Leroy, Leo Blitz, Elinor L. Gates. High‐Resolution Measurements of the Halos of Four Dark Matter–Dominated Galaxies: Deviations from a Universal Density Profile : [ 8 серпня 2021] : ( )[англ.] // The Astrophysical Journal. — 2005. — Vol. 621, no. 2 (10 March). — С. 757—776. — ISSN 1538-4357 0004-637X, 1538-4357. — DOI:10.1086/427684.
  20. R. A. Swaters, B. F. Madore, Frank C. van den Bosch, M. Balcells. The Central Mass Distribution in Dwarf and Low Surface Brightness Galaxies : ( )[англ.] // The Astrophysical Journal. — 2003. — Vol. 583, no. 2 (1 February). — С. 732—751. — ISSN 1538-4357 0004-637X, 1538-4357. — DOI:10.1086/345426.
  21. Frank C. van den Bosch, Rob A. Swaters. Dwarf galaxy rotation curves and the core problem of dark matter haloes : ( )[англ.] // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2001. — Vol. 325, no. 3 (11 August). — С. 1017—1038. — DOI:10.1046/j.1365-8711.2001.04456.x.
  22. DelPopolo, 2017, с. 7—9.
  23. Kyle A. Oman, Julio F. Navarro, Azadeh Fattahi, Carlos S. Frenk, Till Sawala. The unexpected diversity of dwarf galaxy rotation curves : [ 7 жовтня 2021] : ( )[англ.] // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2015. — Vol. 452, no. 4 (1 October). — С. 3650—3665. — ISSN 1365-2966 0035-8711, 1365-2966. — DOI:10.1093/mnras/stv1504.
  24. DelPopolo, 2017, с. 3.
  25. T. K. Chan, D. Kereš, J. Oñorbe, P. F. Hopkins, A. L. Muratov, C.-A. Faucher-Giguère, E. Quataert. The impact of baryonic physics on the structure of dark matter haloes: the view from the FIRE cosmological simulations : ( )[англ.] // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2015. — Vol. 454, no. 3 (11 December). — С. 2981—3001. — DOI:10.1093/mnras/stv2165.
  26. [en]. Evidence against dissipation-less dark matter from observations of galaxy haloes : ( )[англ.] // Nature. — 1994. — Vol. 370 (25 August). — С. 629—631. — DOI:10.1038/370629a0.
  27. Julio F. Navarro, Aaron Ludlow, Volker Springel, Jie Wang, Mark Vogelsberger, Simon D. M. White, Adrian Jenkins, Carlos S. Frenk, [en]. The diversity and similarity of simulated cold dark matter haloes : ( )[англ.] // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2009. — Vol. 402, no. 1 (1 February). — С. 21—34. — DOI:10.1111/j.1365-2966.2009.15878.x.
  28. J. Stadel, D. Potter, B. Moore, J. Diemand, P. Madau, M. Zemp, M. Kuhlen, V. Quilis. Quantifying the heart of darkness with GHALO — a multibillion particle simulation of a galactic halo : ( )[англ.] // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters. — 2009. — Vol. 398, no. 1 (September). — С. L21—L25. — DOI:10.1111/j.1745-3933.2009.00699.x.
  29. deBlok, 2010, с. 10.
  30. DelPopolo, 2017, с. 10.
  31. Valenzuela O. et al. Is There Evidence for Flat Cores in the Halos of Dwarf Galaxies? The Case of NGC 3109 and NGC 6822 : ( )[англ.] // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2007. — Vol. 657 (20 February). — С. 773—789. — arXiv:astro-ph/0509644. — Bibcode: 2007ApJ...657..773V. — DOI:10.1086/508674.
  32. Matthew G. Walker and Jorge Peñarrubia. A method for measuring (slopes of) the mass profiles of dwarf spheroidal galaxies : ( )[англ.] // The Astrophysical Journal. — 2011. — Vol. 742 (20 November). — С. 20. — DOI:10.1088/0004-637X/742/1/20.
  33. McGaugh S. S. et al. The rotation velocity attributable to dark matter at intermediate radii in disk galaxies : ( )[англ.] // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2007. — Vol. 659 (10 April). — С. 149—161. — arXiv:astro-ph/0612410. — Bibcode: 2007ApJ...659..149M. — DOI:10.1086/511807.
  34. Rachel Kuzio de Naray, Tobias Kaufmann. Recovering cores and cusps in dark matter haloes using mock velocity field observations : ( )[англ.] // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2011. — Vol. 414, no. 4 (1 July). — С. 3617—3626. — DOI:10.1111/j.1365-2966.2011.18656.x.
  35. McGaugh S. S., Barker M. K., de Blok W. J. G. A limit on the cosmological mass density and power spectrum from the rotation curves of low surface brightness galaxies : ( )[англ.] // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2003. — Vol. 584 (20 February). — С. 566—576. — arXiv:astro-ph/0210641. — Bibcode: 2003ApJ…584..566M. — DOI:10.1086/345806.
  36. Governato F. et al. Bulgeless dwarf galaxies and dark matter cores from supernova-driven outflows : ( )[англ.] // Nature : journal. — 2010. — Vol. 463 (20 January). — С. 203—206. — arXiv:0911.2237. — Bibcode: 2010Natur.463..203G. — DOI:10.1038/nature08640.
  37. Andrew Pontzen, Fabio Governato. How supernova feedback turns dark matter cusps into cores: Supernova feedback and dark matter cores : [ 15 жовтня 2021] : ( )[англ.] // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2012. — Vol. 421, no. 4 (21 April). — С. 3464—3471. — DOI:10.1111/j.1365-2966.2012.20571.x.
  38. Jose Oñorbe, Michael Boylan-Kolchin, James S. Bullock, Philip F. Hopkins, Dušan Kereš. Forged in fire: cusps, cores and baryons in low-mass dwarf galaxies : [ 16 жовтня 2021] : ( )[англ.] // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2015. — Vol. 454, no. 2 (1 December). — С. 2092—2106. — ISSN 1365-2966 0035-8711, 1365-2966. — DOI:10.1093/mnras/stv2072.
  39. Arianna Di Cintio, Chris B. Brook, Andrea V. Macciò, Greg S. Stinson, Alexander Knebe. The dependence of dark matter profiles on the stellar-to-halo mass ratio: a prediction for cusps versus cores : [ 19 січня 2022] : ( )[англ.] // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2014. — Vol. 437, no. 1 (1 January). — С. 415—423. — ISSN 1365-2966 0035-8711, 1365-2966. — DOI:10.1093/mnras/stt1891.
  40. Paul Bode, , Neil Turok. Halo Formation in Warm Dark Matter Models : [ 5 травня 2021] : ( )[англ.] // The Astrophysical Journal. — 2001. — Vol. 556, no. 1 (20 July). — С. 93—107. — ISSN 1538-4357 0004-637X, 1538-4357. — DOI:10.1086/321541.
  41. Francisco Villaescusa-Navarro, Neal Dalal. Cores and cusps in warm dark matter halos : ( )[англ.] // Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. — 2011. — Vol. 2011, no. 03 (14 March). — С. 024. — ISSN 1475-7516. — DOI:10.1088/1475-7516/2011/03/024.
  42. Rachel Kuzio de Naray, Gregory D. Martinez, James S. Bullock, Manoj Kaplinghat. The case against warm or self-interacting dark matter as explanations for cores in low surface brightness galaxies : ( )[англ.] // The Astrophysical Journal. — 2010. — Vol. 710, no. 2 (20 February). — С. L161—L166. — ISSN 2041-8213 2041-8205, 2041-8213. — DOI:10.1088/2041-8205/710/2/L161.
  43. Sean Tulin, Hai-Bo Yu. Dark matter self-interactions and small scale structure : ( )[англ.] // Physics Reports. — 2018. — Vol. 730 (5 February). — С. 1—57. — DOI:10.1016/j.physrep.2017.11.004.
  44. Louis E. Strigari, Manoj Kaplinghat, James S. Bullock. Dark matter halos with cores from hierarchical structure formation : ( )[англ.] // Physical Review D. — 2007. — Vol. 75, no. 6 (16 March). — С. 061303. — ISSN 1550-2368 1550-7998, 1550-2368. — DOI:10.1103/PhysRevD.75.061303.
  45. Hui L. Unitarity Bounds and the Cuspy Halo Problem : ( )[англ.] // Phys. Rev. Lett. : journal. — 2001. — Vol. 86. — С. 3467—3470. — arXiv:astro-ph/0102349. — Bibcode: 2001PhRvL..86.3467H. — DOI:10.1103/PhysRevLett.86.3467.
  46. Victor H. Robles, T. Matos. Flat central density profile and constant dark matter surface density in galaxies from scalar field dark matter : [ 20 липня 2020] : ( )[англ.] // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2012. — Vol. 422, no. 1 (1 May). — С. 282—289. — ISSN 0035-8711. — DOI:10.1111/j.1365-2966.2012.20603.x.
  47. Jae-Weon Lee. Brief History of Ultra-light Scalar Dark Matter Models : ( )[англ.] // EPJ Web of Conferences. — 2018. — Vol. 168. — С. 06005. — ISSN 2100-014X. — DOI:10.1051/epjconf/201816806005.
  48. Jeremy Goodman. Repulsive dark matter : ( )[англ.] // New Astronomy. — 2000. — Vol. 5, no. 2 (2 April). — С. 103—107. — DOI:10.1016/S1384-1076(00)00015-4.
  49. Wayne Hu, Rennan Barkana, and Andrei Gruzinov. Fuzzy Cold Dark Matter: The Wave Properties of Ultralight Particles : ( )[англ.] // Phys. Rev. Lett.. — 2000. — Vol. 85, no. 6 (7 August). — С. 1158. — DOI:10.1103/PhysRevLett.85.1158.
  50. DelPopolo, 2017, с. 19—21.

Література

  • Засов А. В., Сабурова А. С., Хоперсков А. В., Хоперсков С. А. Тёмная материя в галактиках : ( )[рос.] // УФН. — 2017. — Т. 187, вып. 1 (январь). — С. 3–44. — ISSN 1996-6652 0042-1294, 1996-6652. — DOI:10.3367/UFNr.2016.03.037751.
  • de Blok W. J. G. The core-cusp problem : ( )[англ.] // Advances in Astronomy. — 2010. — Vol. 2010. — С. 789293. — arXiv:0910.3538. — Bibcode: 2010AdAst2010E...5D. — DOI:10.1155/2010/789293.
  • Joel R Primack. Cosmology: small-scale issues : ( )[англ.] // [en]. — 2009. — Vol. 11, no. 10 (16 October). — С. 105029. — ISSN 1367-2630. — DOI:10.1088/1367-2630/11/10/105029.
  • Antonino Del Popolo, Morgan Le Delliou. Small Scale Problems of the ΛCDM Model: A Short Review : ( )[англ.] // Galaxies. — 2017. — Vol. 5, no. 1 (20 February). — С. 17. — ISSN 2075-4434. — DOI:10.3390/galaxies5010017.

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Problema kaspiv angl cuspy halo problem core cusp problem odna z osnovnih superechnostej modeli en iz sposterezhnimi danimi Chiselni modelyuvannya evolyuciyi strukturi galaktik peredbachayut neskinchennu gustinu v centri galo temnoyi materiyi tak zvanij kasp odnak sposterezhennya krivih obertannya poblizu centru galaktik ne pidtverdzhuyut takoyi povedinki gustini Sposterezhuvani krivi obertannya svidchat pro isnuvannya v centralnih chastinah galaktik dilyanki praktichno postijnoyi gustini yaku nazivayut yadrom Rozpodil gustini galo temnoyi materiyi otrimanij u ramkah teoretichnogo modelyuvannya v ramkah modeli LCDM profil Navaro Frenka Vajta chervona kriva ta shlyahom pryamih sposterezhen psevdoizotermichnij profil zelena kriva Dlya centralnih oblastej teoretichna zalezhnist na vidminu vid eksperimentalnih danih mistit singulyarnist Sut problemiU hodi teoretichnogo doslidzhennya vlastivostej temnoyi materiyi v 1980 h rokah bulo zaproponovano gipotezu en zokrema bagatma grupami vchenih provodilisya chiselni modelyuvannya evolyuciyi strukturi Vsesvitu na masshtabah galaktik u ramkah modeli LCDM Voni pokazuvali sho rozpodil gustini galo temnoyi materiyi mistit singulyarnist rizkij pik u rozpodili u centri galaktiki tak zvanij kasp Najchastishe vikoristovuyetsya analitichna aproksimaciya rezultativ chiselnogo modelyuvannya profilem Navaro Frenka Vajta r r r 0 r R s 1 r R s 2 displaystyle rho r frac rho 0 frac r R s left 1 frac r R s right 2 de r0 parametr sho viznachayetsya gustinoyu rechovini Vsesvitu v moment formuvannya galo a Rs harakteristichnij radius galo Proponuvalisya inshi varianti zalezhnosti r r r a displaystyle rho r propto r alpha ale vsi voni dayut znachennya pokaznika a 1 displaystyle alpha leqslant 1 dlya centralnih oblastej galaktik na radiusah r lt 1 kpk vid centru Vidpovidni krivi obertannya peredbachayut zrostannya shvidkosti proporcijno r displaystyle sqrt r Ce protirichit rezultatam pryamih astronomichnih sposterezhen najvazhlivishimi z yakih ye dani dlya galaktik z nizkoyu poverhnevoyu yaskravistyu ta bagatih na gaz karlikovih galaktik piznih tipiv oskilki same taki ob yekti mistyat veliku chastku temnoyi materiyi Ci dani zdebilshogo dayut zvorotnu kartinu krivi obertannya demonstruyut linijne zrostannya v centri tak sho na vidstani kilkoh kiloparsek vid centru galaktik shvidkosti viyavlyayutsya praktichno vdvichi nizhchimi za peredbacheni teoretichno Temna materiya ne pokazuye zhodnih singulyarnostej u svoyemu rozpodili pokaznik u centralnih oblastyah za absolyutnoyu velichinoyu ne perevishuye znachennya 0 2 tobto sposterigayetsya virazhene yadro z majzhe postijnoyu gustinoyu Funkciya rozpodilu gustini maye skorishe viglyad psevdoizotermichnogo profilyu r r r C 1 r r C 2 displaystyle rho r frac rho C 1 left frac r r C right 2 de rC radius yadra poryadku 1 kpk rC jogo postijna gustina U ryadi publikacij stverdzhuvalosya sho prinajmni chastina sposterezhnih danih zadovilno opisuyetsya profilem Navaro Frenka Vajta prote cej visnovok ne ye konsensusnim i bilsh argumentovanim vidayetsya pripushennya sho rozpodil temnoyi materiyi yak minimum ne universalnij dlya vsih galo U ryadi robit zaznachalosya sho problema teoriyi holodnoyi temnoyi materiyi nosit bilsh zagalnij harakter u tomu sensi sho vona peredbachaye v principi zavishenu kilkist temnoyi materiyi u vnutrishnih rajonah galo Inshim yiyi proyavom ye problema deficitu karlikovih galaktik Ci problemi pov yazani j u tomu sensi sho galo z yadrom u centri shvidshe vtratit zavdyaki prilivnomu vplivu svoyi suputniki karlikovi galo isnuvannya velikoyi kilkosti yakih peredbachayetsya chiselnim modelyuvannyam u ramkah teoriyi LCDM yak i profil gustini z kaspom Neviznachenist v opisi rozpodilu temnoyi materiyi v centralnih oblastyah galaktik viklikaye trudnoshi dlya eksperimentalnogo viyavlennya temnoyi materiyi Protirichchya mizh peredbachennyami zasnovanimi na standartnij kosmologichnij modeli LCDM i sposterezhnimi danimi vikoristovuyetsya kritikami ciyeyi modeli yak serjoznij argument proti yiyi korektnosti Mozhlivi poyasnennyaNetochnist rezultativ chiselnogo modelyuvannya osoblivo nedostatnya rozdilna zdatnist majzhe viklyuchena cherez znachnij progres obchislyuvalnih mozhlivostej Navit maksimalno tochni rozrahunki sho dozvolyayut zmodelyuvati centralnu chastinu galo rozmirom do 0 1 kpk dayut dlya ciyeyi oblasti znachennya pokaznika a 0 8 displaystyle alpha leqslant 0 8 v zalezhnosti r r r a displaystyle rho r propto r alpha Netochnist sposterezhnih danih cherez vsilyaki pohibki taki yak rozmittya zobrazhennya cherez nizku rozdilnu zdatnist netochne roztashuvannya shilini spektrografa skinchenna shirina shilini spektrografa pri reyestraciyi krivih obertannya Ci pohibki najbilshi same pri analizi shvidkostej na minimalnih vidstanyah vid centru galaktiki i mogli b prizvoditi do otrimannya menshih znachen shvidkostej i nedoocinki gustini temnoyi materiyi u vidpovidnih oblastyah Neadekvatnist interpretaciyi rezultativ sposterezhennya Nekrugovi trayektoriyi zir mozhut buti odniyeyu z prichin nekorektnosti interpretaciyi krivih obertannya Odnak ochikuyetsya sho taki efekti minimalni dlya galaktik z nizkoyu poverhnevoyu yaskravistyu Takozh vislovlyuvalisya pripushennya sho galo mayut naspravdi nesferichnu formu ale sposterigayutsya pid pevnim kutom zdayutsya sferichnimi i mayut yadro zi staloyu gustinoyu Odnak sposterezhnih danih tak bagato sho sposterezhennya vsih galaktik pid takim specifichnim kutom ye malojmovirnim Spravzhni znachennya shvidkostej obertannya mozhut buti zanizheni pri sposterezhenni galaktik z rebra Taku zh pohibku mozhe davati nerivnomirnist rozpodilu viprominyuvannya v sposterezhuvanomu diapazoni zokrema Ha Tim ne mensh bulo pokazano sho vsi perelicheni efekti ne vnosyat suttyevogo spotvorennya v sposterezhuvanu kartinu i nezdatni buti prichinoyu togo sho kaspi proyavlyayutsya u sposterezhennyah yak yadro staloyi gustini Krim togo zastosovuvavsya j alternativnij metod sho vzagali ne zadiyuye pobudovu krivih obertannya i zasnovanij na bezposerednomu analizi spektroskopichnih danih i vin takozh pokazav vidsutnist kaspiv u rozpodili mas Rozrahunkovi ta sposterezhni dani virni i galo spochatku dijsno mistyat kaspi ale z chasom voni rozmivayutsya Ye pripushennya sho ce vidbuvayetsya zavdyaki vzayemodiyi z barionnoyu materiyeyu za dopomogoyu tak zvanogo zvorotnogo zv yazku Zokrema ce mogli b buti spalahi zoreutvorennya potoki gazu viklikani vibuhami nadnovih dinamichne tertya hmar gazu Gidrodinamichni modelyuvannya sho vrahovuyut taki procesi na dodachu do gravitacijnoyi vzayemodiyi demonstruyut sho ce mozhlivo Proponuvavsya j analitichnij opis takogo rodu mehanizmiv Tim chasom pokazano sho taki procesi mozhut navpaki zbilshuvati gustinu galo v centralnih oblastyah Krim togo voni efektivni ne zavzhdi a lishe za pevnih parametriv intensivnosti zoreutvorennya zagalnoyi masi zoryanoyi skladovoyi ta stupenya yiyi zoseredzhennya do centru Rozrahunkovi ta sposterezhni dani virni ale kartina utvorennya galo peredbachuvana v ramkah modeli holodnoyi temnoyi materiyi nepravilna Ce oznachaye neobhidnist zmini uyavlen pro vlastivosti ta prirodu temnoyi materiyi Najchastishe yak alternativa rozglyadayetsya tepla temna materiya hocha vislovlyuvalisya argumenti sho u vidpovidnij modeli evolyuciyi Vsesvitu viniknennya singulyarnostej takozh neminuche Proponuvalisya j bilsh ekzotichni modifikaciyi zitknulna en en silno anigilyuyucha temna materiya ultralegka en poznachayetsya takozh yak nadplinna abo en i ryad inshih modelej sho mayut odnak svoyi trudnoshi Deyakimi avtorami vislovlyuvalisya pripushennya pro neobhidnist modifikaciyi kosmologichnih parametriv vsiyeyi modeli LCDM zokrema amplitudi serednokvadratichnih fluktuacij gustini materiyi s8 Nareshti najbilsh radikalna dumka polyagaye u vidkidanni modeli LCDM zokrema samogo faktu isnuvannya temnoyi materiyi Prihilniki ciyeyi poziciyi proponuyut yak alternativu rizni teoriyi modifikovanoyi gravitaciyi Primitki en S M Faber en amp Martin J Rees Formation of galaxies and large scale structure with cold dark matter angl Nature 1984 Vol 311 11 October S 517 525 DOI 10 1038 311517a0 en en Frenk C S White S D M The evolution of large scale structure in a universe dominated by cold dark matter angl Astrophysical Journal 1985 Vol 292 15 May S 371 394 ISSN 0004 637X DOI 10 1086 163168 Dubinski John Carlberg R G The Structure of Cold Dark Matter Halos angl Astrophysical Journal 1991 Vol 378 10 September S 496 503 DOI 10 1086 170451 deBlok 2010 s 2 Saburova A S Hoperskov A V Hoperskov S A Tyomnaya materiya v galaktikah ros UFN 2017 T 187 vyp 1 yanvar S 30 ISSN 1996 6652 0042 1294 1996 6652 DOI 10 3367 UFNr 2016 03 037751 David H Weinberg James S Bullock Fabio Governato Rachel Kuzio de Naray Annika H G Peter Cold dark matter Controversies on small scales angl Proceedings of the National Academy of Sciences 2015 Vol 112 no 40 6 October S 12249 12255 ISSN 1091 6490 0027 8424 1091 6490 DOI 10 1073 pnas 1308716112 Joel R Primack Cosmology small scale issues angl 2009 Vol 11 no 10 16 October S 6 7 ISSN 1367 2630 DOI 10 1088 1367 2630 11 10 105029 DelPopolo 2017 s 2 DelPopolo 2017 s 5 es Frenk C S White S D M The Structure of Cold Dark Matter Halos angl The Astrophysical Journal journal IOP Publishing 1996 Vol 462 10 May S 563 arXiv astro ph 9508025 Bibcode 1996ApJ 462 563N DOI 10 1086 177173 deBlok 2010 s 2 3 deBlok 2010 s 3 4 Se Heon Oh et al The Central Slope of Dark Matter Cores in Dwarf Galaxies Simulations versus THINGS angl The Astronomical Journal 2011 Vol 142 1 S 24 DOI 10 1088 0004 6256 142 1 24 B Moore T Quinn F Governato J Stadel G Lake Cold collapse and the core catastrophe angl Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 1999 Vol 310 no 4 21 December S 1147 1152 DOI 10 1046 j 1365 8711 1999 03039 x W J G de Blok F Walter E Brinks C Trachternach S H Oh and R C Kennicutt Jr High resolution rotation curves and galaxy mass models from THINGS angl The Astronomical Journal 2008 Vol 136 6 18 November S 2648 2719 DOI 10 1088 0004 6256 136 6 2648 deBlok 2010 s 5 7 Brainerd Tereasa G Smail Ian Weak Gravitational Lensing by Galaxies angl Astrophysical Journal 1996 Vol 466 2 1 August S 623 637 DOI 10 1086 177537 deBlok 2010 s 6 7 Joshua D Simon Alberto D Bolatto Adam Leroy Leo Blitz Elinor L Gates High Resolution Measurements of the Halos of Four Dark Matter Dominated Galaxies Deviations from a Universal Density Profile 8 serpnya 2021 angl The Astrophysical Journal 2005 Vol 621 no 2 10 March S 757 776 ISSN 1538 4357 0004 637X 1538 4357 DOI 10 1086 427684 R A Swaters B F Madore Frank C van den Bosch M Balcells The Central Mass Distribution in Dwarf and Low Surface Brightness Galaxies angl The Astrophysical Journal 2003 Vol 583 no 2 1 February S 732 751 ISSN 1538 4357 0004 637X 1538 4357 DOI 10 1086 345426 Frank C van den Bosch Rob A Swaters Dwarf galaxy rotation curves and the core problem of dark matter haloes angl Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2001 Vol 325 no 3 11 August S 1017 1038 DOI 10 1046 j 1365 8711 2001 04456 x DelPopolo 2017 s 7 9 Kyle A Oman Julio F Navarro Azadeh Fattahi Carlos S Frenk Till Sawala The unexpected diversity of dwarf galaxy rotation curves 7 zhovtnya 2021 angl Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2015 Vol 452 no 4 1 October S 3650 3665 ISSN 1365 2966 0035 8711 1365 2966 DOI 10 1093 mnras stv1504 DelPopolo 2017 s 3 T K Chan D Keres J Onorbe P F Hopkins A L Muratov C A Faucher Giguere E Quataert The impact of baryonic physics on the structure of dark matter haloes the view from the FIRE cosmological simulations angl Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2015 Vol 454 no 3 11 December S 2981 3001 DOI 10 1093 mnras stv2165 en Evidence against dissipation less dark matter from observations of galaxy haloes angl Nature 1994 Vol 370 25 August S 629 631 DOI 10 1038 370629a0 Julio F Navarro Aaron Ludlow Volker Springel Jie Wang Mark Vogelsberger Simon D M White Adrian Jenkins Carlos S Frenk en The diversity and similarity of simulated cold dark matter haloes angl Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2009 Vol 402 no 1 1 February S 21 34 DOI 10 1111 j 1365 2966 2009 15878 x J Stadel D Potter B Moore J Diemand P Madau M Zemp M Kuhlen V Quilis Quantifying the heart of darkness with GHALO a multibillion particle simulation of a galactic halo angl Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters 2009 Vol 398 no 1 September S L21 L25 DOI 10 1111 j 1745 3933 2009 00699 x deBlok 2010 s 10 DelPopolo 2017 s 10 Valenzuela O et al Is There Evidence for Flat Cores in the Halos of Dwarf Galaxies The Case of NGC 3109 and NGC 6822 angl The Astrophysical Journal journal IOP Publishing 2007 Vol 657 20 February S 773 789 arXiv astro ph 0509644 Bibcode 2007ApJ 657 773V DOI 10 1086 508674 Matthew G Walker and Jorge Penarrubia A method for measuring slopes of the mass profiles of dwarf spheroidal galaxies angl The Astrophysical Journal 2011 Vol 742 20 November S 20 DOI 10 1088 0004 637X 742 1 20 McGaugh S S et al The rotation velocity attributable to dark matter at intermediate radii in disk galaxies angl The Astrophysical Journal journal IOP Publishing 2007 Vol 659 10 April S 149 161 arXiv astro ph 0612410 Bibcode 2007ApJ 659 149M DOI 10 1086 511807 Rachel Kuzio de Naray Tobias Kaufmann Recovering cores and cusps in dark matter haloes using mock velocity field observations angl Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2011 Vol 414 no 4 1 July S 3617 3626 DOI 10 1111 j 1365 2966 2011 18656 x McGaugh S S Barker M K de Blok W J G A limit on the cosmological mass density and power spectrum from the rotation curves of low surface brightness galaxies angl The Astrophysical Journal journal IOP Publishing 2003 Vol 584 20 February S 566 576 arXiv astro ph 0210641 Bibcode 2003ApJ 584 566M DOI 10 1086 345806 Governato F et al Bulgeless dwarf galaxies and dark matter cores from supernova driven outflows angl Nature journal 2010 Vol 463 20 January S 203 206 arXiv 0911 2237 Bibcode 2010Natur 463 203G DOI 10 1038 nature08640 Andrew Pontzen Fabio Governato How supernova feedback turns dark matter cusps into cores Supernova feedback and dark matter cores 15 zhovtnya 2021 angl Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2012 Vol 421 no 4 21 April S 3464 3471 DOI 10 1111 j 1365 2966 2012 20571 x Jose Onorbe Michael Boylan Kolchin James S Bullock Philip F Hopkins Dusan Keres Forged in fire cusps cores and baryons in low mass dwarf galaxies 16 zhovtnya 2021 angl Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2015 Vol 454 no 2 1 December S 2092 2106 ISSN 1365 2966 0035 8711 1365 2966 DOI 10 1093 mnras stv2072 Arianna Di Cintio Chris B Brook Andrea V Maccio Greg S Stinson Alexander Knebe The dependence of dark matter profiles on the stellar to halo mass ratio a prediction for cusps versus cores 19 sichnya 2022 angl Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2014 Vol 437 no 1 1 January S 415 423 ISSN 1365 2966 0035 8711 1365 2966 DOI 10 1093 mnras stt1891 Paul Bode Neil Turok Halo Formation in Warm Dark Matter Models 5 travnya 2021 angl The Astrophysical Journal 2001 Vol 556 no 1 20 July S 93 107 ISSN 1538 4357 0004 637X 1538 4357 DOI 10 1086 321541 Francisco Villaescusa Navarro Neal Dalal Cores and cusps in warm dark matter halos angl Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2011 Vol 2011 no 03 14 March S 024 ISSN 1475 7516 DOI 10 1088 1475 7516 2011 03 024 Rachel Kuzio de Naray Gregory D Martinez James S Bullock Manoj Kaplinghat The case against warm or self interacting dark matter as explanations for cores in low surface brightness galaxies angl The Astrophysical Journal 2010 Vol 710 no 2 20 February S L161 L166 ISSN 2041 8213 2041 8205 2041 8213 DOI 10 1088 2041 8205 710 2 L161 Sean Tulin Hai Bo Yu Dark matter self interactions and small scale structure angl Physics Reports 2018 Vol 730 5 February S 1 57 DOI 10 1016 j physrep 2017 11 004 Louis E Strigari Manoj Kaplinghat James S Bullock Dark matter halos with cores from hierarchical structure formation angl Physical Review D 2007 Vol 75 no 6 16 March S 061303 ISSN 1550 2368 1550 7998 1550 2368 DOI 10 1103 PhysRevD 75 061303 Hui L Unitarity Bounds and the Cuspy Halo Problem angl Phys Rev Lett journal 2001 Vol 86 S 3467 3470 arXiv astro ph 0102349 Bibcode 2001PhRvL 86 3467H DOI 10 1103 PhysRevLett 86 3467 Victor H Robles T Matos Flat central density profile and constant dark matter surface density in galaxies from scalar field dark matter 20 lipnya 2020 angl Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 2012 Vol 422 no 1 1 May S 282 289 ISSN 0035 8711 DOI 10 1111 j 1365 2966 2012 20603 x Jae Weon Lee Brief History of Ultra light Scalar Dark Matter Models angl EPJ Web of Conferences 2018 Vol 168 S 06005 ISSN 2100 014X DOI 10 1051 epjconf 201816806005 Jeremy Goodman Repulsive dark matter angl New Astronomy 2000 Vol 5 no 2 2 April S 103 107 DOI 10 1016 S1384 1076 00 00015 4 Wayne Hu Rennan Barkana and Andrei Gruzinov Fuzzy Cold Dark Matter The Wave Properties of Ultralight Particles angl Phys Rev Lett 2000 Vol 85 no 6 7 August S 1158 DOI 10 1103 PhysRevLett 85 1158 DelPopolo 2017 s 19 21 LiteraturaZasov A V Saburova A S Hoperskov A V Hoperskov S A Tyomnaya materiya v galaktikah ros UFN 2017 T 187 vyp 1 yanvar S 3 44 ISSN 1996 6652 0042 1294 1996 6652 DOI 10 3367 UFNr 2016 03 037751 de Blok W J G The core cusp problem angl Advances in Astronomy 2010 Vol 2010 S 789293 arXiv 0910 3538 Bibcode 2010AdAst2010E 5D DOI 10 1155 2010 789293 Joel R Primack Cosmology small scale issues angl en 2009 Vol 11 no 10 16 October S 105029 ISSN 1367 2630 DOI 10 1088 1367 2630 11 10 105029 Antonino Del Popolo Morgan Le Delliou Small Scale Problems of the LCDM Model A Short Review angl Galaxies 2017 Vol 5 no 1 20 February S 17 ISSN 2075 4434 DOI 10 3390 galaxies5010017

Дата публікації:
Топ