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在主流的冷暗物质(cold dark matter,CDM)模型中,暗物质由于引力不稳定性塌缩成位力化的结构,形成所谓的暗物质晕(dark matter halo),然后重子气体由于辐射消耗能量而落入这些暗晕的中心,最终形成星系.暗晕一般是通过等级成团的方式形成,即小质量暗晕先塌缩形成,进而通过并合形成更大尺度的暗晕.并合后的小质量暗晕不会立即消失,而形成暗晕(主暗晕,host halo)的次结构(dark matter halo substructure或subhalo).在次结构中形成的星系是在主暗晕中形成的中心星系的伴星系(satellite galaxy,亦称卫星星系).伴星系因为质量小、光度低而成为观测中的矮星系. 相似文献
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《天文学进展》2015,(3)
活动星系核的能量反馈是星系形成理论模型中的一个重要物理过程,与星系所处的暗物质晕质量、星系中央大质量黑洞吸积率等因素有关。当前的半解析模型预测活动星系核反馈机制主要有两种模式:射电模式和类星体模式,前者主要发生在大质量暗晕中央的大质量星系中,后者主要由较小质量星系并合导致。利用斯隆数字化巡天(SDSS)提供的目前最大的类星体光谱观测样本,结合基于SDSS构建的星系群(团)表,从统计上分析了类星体的热光度和暗晕质量的分布情况。初步分析结果显示,在大质量暗晕中,类星体的热光度和所在暗晕的质量没有相关性,类星体所在暗晕的质量分布很广,进一步证实了高光度的类星体并不存在于大质量的暗晕中。 相似文献
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宇宙学数值模拟预言的暗晕及其子结构的统计性质,被广泛应用于星系形成模型、近邻宇宙学、红移巡天、宇宙大尺度结构、引力透镜和暗物质搜寻等研究领域。在精确宇宙学时代,随着天文观测能力的不断增长,人们对模型精度提出了更高的要求,因此,数值模拟及其分析工具将继续起到不可替代的巨大作用。数值模拟中物质结构的性质往往与具体的搜寻算法有关,从最初通过数值模拟发现子晕到现在的20年里,结构搜寻算法有了极大的发展,新算法不断涌现。了解不同数值搜寻算法的实现及其差异,有助于分析模拟结果的系统差和不确定性,增强研究的可重复性。通过总结现代子晕数值搜寻的基本方法,并以几种典型的搜寻算法为例,探讨了它们之间的异同,及其对相关研究的影响;回顾了子晕的基本统计性质,包括质量函数、空间分布和密度轮廓等,以及这些统计结果对搜寻算法的依赖。此外,还讨论了重子物理的影响。 相似文献
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卫星星系是研究星系形成的有力探针.近期的研究指出,中央星系是椭圆星系时,其卫星星系数目比旋涡星系多.为了探究这种差异,采用了新一代流体动力学模型(The Next Generation Illustris Simulations,简称TNG模拟)中TNG300-1的数据,选择了恒星质量范围为1010M⊙·h-1Mc1012M⊙·h-1的中央星系,同时根据星系的核球质量与星系的恒星质量的比值(B/T)将这个范围的中央星系划分为旋涡星系和椭圆星系.使用统计学的方法进行分析后发现:当控制暗晕质量分布,使得不同形态的中央星系所处的暗晕的质量分布完全相同时,卫星星系分布存在新的差异,即旋涡星系的卫星星系数目更多.这一结论和观测结果相反,产生这一差异的主要原因是:旋涡星系的卫星星系包含更多的冷气体,使得旋涡星系的卫星星系恒星形成效率更高. 相似文献
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本文分别从数值模拟、理论和观测的角度研究和分析了三点相关函数以及双谱对尺度、形状和光度等的依赖性,并比较了数值模拟与二阶扰动理论以及暗晕模型的差别。我们发现二阶扰动理论即使在线性尺度上也是与数值模拟存在明显偏差的,它并不足以很好地描述暗物质双谱在大尺度上的行为。如果要与数值模拟更好地吻合,我们需要引入更高阶的修正。我们用其他人的半解析模型构建了对应于我们数值模拟的模拟星系样本,并计算了不同光度星系样本的双谱从而得到了相应的星系偏袒值。我们发现,对星系密度场的泰勒二阶展开是可以适用到准线性尺度k(?)0.15h/Mpc上的,但是要通过三点相关来获得准确的星系偏袒值,我们需要拥有对暗物质密度场的准确估计,这却是二阶非线性扰动理论所无法做到的。暗晕模型在定性描述双谱行为方面是十分有效的,但是它与数值模拟的定量比较还是存在很多不同。要用暗晕模型来精确描述双谱,我们需要对模型的各种设定做出精细的调节和改进。最后,我们还利用了SDSS的最新观测数据测量了红移空间的三点相关函数以及投影三点相关函数,并研究它们对于星系光度、颜色和恒星质量等性质的依赖关系。我们发现,不同于之前的许多工作,星系的归约三点相关函数对光度存在明显的依赖性,而这种依赖性却是与三角形的形状和尺度耦合在一起。三点相关对恒星质量的依赖与光度依赖性十分类似。而颜色的依赖性在小尺度上则比光度和恒星质量更显著一些。 相似文献
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《天文学报》2017,(3)
基于Sloan Digital Sky Survey(SDSS)数据,采用van den Bosch等发展的自适应方法从星系样本中挑选出中央星系及其卫星星系,然后研究卫星星系速度弥散与中央星系/卫星星系属性的关系.和之前的研究一致,卫星星系平均速度弥散随着中央星系质量增大而增大,并且红中央星系所在星系群的速度弥散比蓝中央星系要大.发现平均而言,在红中央星系周围,卫星星系的速度弥散和其质量之间没有明显关联.但是在蓝中央星系周围,质量大的卫星星系速度弥散偏大,而红卫星星系的速度弥散要比蓝卫星星系偏大.进一步的研究表明,在相同的暗晕中,卫星星系速度弥散和卫星星系质量并不相关.有意思的是,如果红中央星系周围同时有红和蓝卫星星系,那么红卫星星系的速度要小,对其中的物理机制进行了初步的探讨.此外还发现,若中央星系周围只有红或蓝(质量大或小)的卫星星系时,有红(或质量大)的卫星星系所在的暗晕的速度弥散要大于有蓝(或者质量小)的卫星星系的暗晕,这表明卫星星系属性对于暗晕质量测量是有影响的. 相似文献
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利用高精度大样本的冷暗物质($\Lambda$ cold dark matter, $\Lambda$CDM)宇宙学数值模拟的数据, 对重子物质如何影响暗物质晕的形状和角动量进行了研究.使用了3种数值模拟数据, 纯暗物质模拟、含辐射冷却、恒星形成和动力学超新星反馈的模拟, 包含活动星系核反馈效应的恒星形成模拟. 对这3种模拟, 还进行了不同红移处的比较. 主要结果如下.重子物理过程会改变暗物质晕的质量分布, 特别是有活动星系核反馈机制的情况下.比如, 活动星系核反馈会减少大质量暗物质晕的形成.随着宇宙的演化, 暗物质晕的空间形态逐渐由扁变圆. 重子物质的存在会加速暗物质晕形状的变化过程, 而且会使暗物质晕形状变得更圆. 但是活动星系核的反馈会对这一加速效应产生抑制.重子物质对暗物质晕的影响与暗物质晕的质量和半径都存在一定的依赖性.暗物质晕的质量越大, 它会呈现更扁的形态. 同时, 重子物质对任意质量的暗物质晕或暗物质晕在任意半径处的变圆均有一定的促进作用,尽管活动星系核反馈会抑制这一促进作用.特别是对于暗物质晕在0.2--0.6倍维里半径处的形状, 重子物质的影响尤为明显.此外, 重子物质的存在会对暗物质晕的角动量产生显著影响, 它会增大暗物质的角动量. 暗物质晕的自旋参数与质量无相关性, 但是与暗物质晕的半径存在一定的相关性. 相似文献
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对矮星系和晚型LSB星系的最新高分辨率自转曲线进行观测,揭示出由CDM主导的物质密度分布中心具有常数密度核。在ΛCDM宇宙学框架下,纯CDM宇宙学N体模拟给出普适的、带尖点的NFW模型,解决尖点-核问题的最佳方案是考虑暗晕中心重子物理过程对暗晕密度分布的影响。到目前为止,考虑重子物理过程后,不管是解析模型还是数值模拟,给出的暗晕密度分布都能很好地符合自转曲线的观测结果,但是却不能通过强引力透镜观测的检验。最后,对基于这两种观测到底能不能用一个统一的暗晕密度分布模型来描述作了简要的讨论,并认为需要更多的强引力透镜样本和分辨率更高的数值模拟,以解决上述问题。 相似文献
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星系间的相互作用和合并是一个非常普遍的现象,在星系的形成和演化过程中扮演了一个重要角色。理论和实测都有表明星系并合是椭圆星系形成的重要途径。极亮红外星系（ＵＬＩＲＧｓ）与星系间的相互作用和并合密切相关,是研究星系并合现象的理想实验室,对它们的测光研究将有助于理解星系的并合过程。哈勃望远镜（ＨＳＴ）的高分辨率观测为这方面的研究提供了条件。我们利用哈勃望远镜（ＨＳＴ）的宽场行星照相机（ＷＦＰＣ２）对极亮红外星短曝光巡天的Ｉ波段数据,选出了一个子样本。该子样本由２１个以单核为主的极亮红外星系组成,这些星系一般处于星系并合的晚期。我们对这些星系进行了面源测光研究,并根据面亮度轮廓与Ｒ１／４律的差别利用χ＾２判据律将它们分成了两大类：第一类八个星系的面亮度轮廓可以用Ｒ１／４律很好地拟合;而第二类星系在面亮度轮廓与Ｒ１／４ 相似文献
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《天文学报》2015,(6)
使用一系列的模拟,包括了不同的轨道参数、主并合与小并合,以及不同的恒星盘自旋角动量与轨道角动量的耦合方式,来研究盘星系的并合过程中,顺行交会和逆行交会对并合过程会产生怎样的影响.这些影响包括并合时标、轨道形态、星系的恒星及暗物质成分剥离效率、星系的形态变化,以及形成的潮汐结构等.研究发现,由于在并合过程的前期,逆行并合的恒星剥离效率要明显小于顺行并合,因此会形成小得多的潮汐结构.但与通常认为的相反的是,与顺行并合相比,逆行并合并没有显著改变轨道形态和增大并合时标,对恒星成分的剥离效率也没有显著的影响.与顺行与否相比,潮汐半径在小并合时,卫星星系恒星成分被潮汐剥离的过程中扮演着更重要的角色,潮汐半径与恒星盘标长相等的时刻可以被认为是卫星星系恒星盘瓦解的时刻. 相似文献
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球状星团与星系的形成和演化过程密切相关,研究球状星团是研究星系形成和演化的重要途径之一。综述了球状星团在观测上的统计结论,观测对理论模型的限制,利用数值模拟和半解析模型研究球状星团形成和演化等阶段的进展。理论研究主要包括球状星团的形成、密度轮廓、初始质量函数,球状星团在质量、大小、空间上的演化,星系并合对球状星团形成和演化的影响等。通过介绍当前研究的主要模型、相关的研究结果以及该领域尚未解决的一些难题,阐明球状星团与星系的关系,深化对球状星团和星系形成和演化的认识。 相似文献
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主要研究了修改引力论在非线性尺度上的表现。现在已经存在很多修改引力论的模型,如f（R）,DGP,Mond等,但是在工作中并没有使用别人已经提出的修改引力论方法,因为首先不可能去对所有的修改引力论模型都进行研究;其次重点研究的是修改引力对于宇宙中的物质分布在非线性尺度上的影响,而各种修改引力论对于物质聚集的影响是相似的,都可以通过一个参数表达出来。因此笔者提出一种修改引力论的方法,引进了一个简单参数ζ。这个参数ζ定义为Geff/G/-φ/Ψ,这里Geff是有效牛顿常数,G是牛顿常数,φ和Ψ则是时空度规的标量扰动方程中的两个势。这个ζ参数在广义相对论的基础上修改了物质粒子受到的加速度,加大或者减小这个参数会相应地改变物质粒子的加速度,进而会加快或者减慢大尺度结构的形成。这种对大尺度结构在线性尺度上的影响可以通过理论计算得到,但是大尺度结构的非线性增长无法通过理论计算得出,现在只有借助已经发展得比较成熟的数值模拟方法来研究这个问题。该文修改了现在已经比较成熟的数值模拟程序GADGET-2,加入了ζ参数。在进行数值模拟之前,首先检验了数值模拟的质量分辨率、模拟尺度,以及初始红移对最终物质功率谱的影响,并且证实修改后的GADGET-2程序是正确的。设定不同ζ参数的值,ζ=0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.5,这里ζ=1.0对应标准宇宙学,然后对每个ζ值运行了一组数值模拟。为了减少数值效应对最终结果的影响,并且突出显示修改引力论在非线性尺度上的表现,没有简单直接地使用不同ζ值物质功率谱来做比较,而是精巧地设置不同ζ值的输出红移,使不同ζ值在其对应的输出红移处有相同的线性功率谱,并且最终使用了ξ=ζ≠1.0/ζ=1.0这个比值参数来研究修改引力论在非线性尺度上的表现。通过宇宙学尺度上的数值模拟和高精度的小波物质功率谱方法,我们研究了ζ参数对物质在非线性尺度上增长的影响。通过ξ这个参数,在线性功率谱相同的时候,比较了不同ζ参数的功率谱在非线性尺度上相对于标准宇宙学模型的偏离。得到重大的发现:大尺度结构在非线性上的增长并不是想象的那样,较大的ζ参数加大了物质粒子的加速度,进而在线性和非线性尺度上都加快了结构形成,反而是在线性功率谱相同的时候,较大值的ζ给出了较小的非线性功率谱。这个发现也证明HKLM假定的不正确,从而证明基于这个假定的功率谱拟合公式（PD96,Smith2003）不适用于修改引力论,直接将这些功率谱拟合公式推广到修改引力论是不正确的。基于这个ζ参数的修改引力论模型,利用一系列的数值模拟的结果,为修改引力论提出了一个新的拟合公式。这个新的拟合公式不是对现有的这些拟合公式做推广,而是借助于标准宇宙学下的非线性功率谱,通过几个简单的参数就可以得到对应不同ζ值的非线性功率谱,而且其精度保证在5%以内。利用这套数值模拟的结果,我们进而研究ζ修改引力论下的本动速度场的功率谱、暗晕的质量方程,以及暗晕的性质。这些工作为我们从观测上区分修改引力论和广义相对论提供了理论指导。 相似文献
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大质量中微子晕的存在,必然会对晕内星系中的恒星运动产生显著影响。本文用广义相对论讨论了有中微子晕的星系中恒星的谱线频率移动的分布,得到了与经典开普勒运动不同的分布。这一结果为证实中微子晕的可能存在提供了一种可观测效应。 相似文献
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《天文学进展》2016,(4)
活动星系核反馈是星系中心超大质量黑洞在吸积过程中通过释放电磁辐射、风、喷流对宿主星系产生的反馈作用。这一过程对星系核球、星系,及星系团中的气体分布与恒星形成都产生重要影响,是研究星系形成与演化的关键物理过程。由于这一过程的复杂性,目前该领域的大部分理论研究是通过数值模拟进行的。对这一年轻的领域进行了总结,侧重于数值模拟方面的进展,依次介绍了活动星系核反馈的射电模式尤其是星系团中的冷却流、辐射模式,然后较为详细地介绍了一个活动星系核反馈的特例——银河系中的费米气泡的形成。最后,对国际上该领域的未来发展进行了简单的展望,并提出了我国发展活动星系核数值模拟研究的建议。 相似文献