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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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该文综述了利用微引力透镜效应来搜寻银河系内重子暗物质的原理、观测方法和结果以及当前国际上几个小组的工作和主要进展。简要回顾了对重子暗物质的认识过程，其中广泛分布于星系之中的暗天体被称为晕族大质量致密天体（MACHO）。综述了一些关于引力透镜的一些基本概念和基本公式，其中简单讨论了强引力透镜、弱引力透镜和微引力透镜的区别，并列出微引力透镜的两个重要参数光深和光变时标的定义及表达式。详细阐述了对于MACHO探测的方法和一些观测效应细节。综述了目前几个小组的工作，包括MACHO小组和EROS小组等，其中MACHO小组近来的工作得出MACHO为银晕的重要组成部分，其质量比例约为20％；而EROS最近工作得出的质量比例上限为7％。 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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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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基于离散小波变换(DWT)方法,提出了一种可用于计算三维数值模拟样本面密度的平滑算法.为检验方法的有效性,利用该算法研究了两组不同质量解析度的引力透镜数值模拟样本,样本采用了暗物质晕的等温椭球模型,使用蒙特卡罗方法生成.计算结果表明此算法能够在很高的精度上构建引力透镜模拟样本的面密度分布轮廓,由面密度计算出来的透镜的临界曲线和焦散曲线也能较好地和理论曲线吻合,结果是令人满意的.同时比较了三组不同的小波基的计算结果,包括Daub4,Daub6和B-spline 3th,给出了最优的选择.在不损失平滑效果的同时,此算法具有非常高的速度,非常适合于处理以后更高精度的N体数值模拟. 相似文献
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宇宙的结构是由初始密度扰动发展而成的。在引力和宇宙膨胀的作用下,初始密度扰动不断增长,经过线性和非线性阶段,逐渐演化为现今的宇宙结构。在一个给定的宇宙学模型下,可以用一系列动力学方程来描述宇宙中暗物质和重子物质的运动及演化历史。在过去的几十年间,随着算法的完善和计算机技术的发展,从最初几十个粒子的纯引力模拟到1010个粒子在秒差距量级的多体加流体动力学模拟,大量不同的数值模拟技术被用来研究宇宙结构的形成和演化。在这个过程中,数值模拟的分辨率和精度不断提高,模型中对重子物质物理过程的描述也越来越完善。这些模拟技术与观测结果相结合,使人们对宇宙的大尺度结构以及星系团的形成和演化有了更深刻的理解,也在一定程度上影响了观测的发展方向和设备研发。不同数值模拟结果在纯引力研究方面得到了较好的统一,但不同的星系模型使得流体模拟的结果存在较大的差异。 相似文献
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银河系自转曲线研究有着重要的天体物理意义.自转曲线可以利用多种星族Ⅰ示踪天体来加以测定,如经典造父变星、行星状星云、碳星、疏散星团、OB型星,以及中性氢巡天等.相关研究表明,在太阳圈之外,银河系自转曲线大致保持为平坦状,甚至略有抬高,从而为大质量暗晕的存在提供了有力的观测证据. 相似文献
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《天文研究与技术》2016,(1)
研究了存在灾难性测光红移误差时重子声波振荡(Baryon Acoustic Oscillations,BAO)和弱引力透镜(Weak Lensing,WL)的互补效应,以及灾难性测光红移误差对限制暗能量状态方程参数的影响。针对类大口径全天巡视望远镜(Large Synoptic Survey Telescope,LSST)的巡天项目,建构了在z-zph面左上角(UL)和右下角(BR)局域性分布的灾难性测光红移误差模型,并分别针对左上角和右下角的灾难性测光红移,利用费舍尔矩阵(Fisher Matrix)分别估计它们对重子声波振荡、弱引力透镜和联合重子声波振荡+弱引力透镜(BAO+WL)限制暗能量状态方程参数的影响。若拟合模型没有包括实际存在的灾难性测光红移误差,则左上角和右下角的灾难性测光红移造成的偏差并非总是同号的。重子声波振荡受灾难性测光红移误差的影响最小,对于总比例为Ft=0.02的灾难性测光红移,最大的影响也只是左上角和右下角两部分对w0造成的偏差,相对偏差约为30%。但在对弱引力透镜和联合重子声波振荡+弱引力透镜的影响上,通常都有几倍的偏差,因此灾难性测光红移误差的影响不可忽略。另外,关于弱引力透镜对w0的限制,左上角和右下角造成的偏差大小几乎相等,但符号相反,从而导致总体影响反而变得很小。当拟合模型包括灾难性测光红移误差在内后,虽然测光红移误差分布模型多了45个自由度,但在同样大小的训练集的情况下,重子声波振荡和弱引力透镜的互补效应仍然很强。在此条件下,暗能量状态方程参数的误差并没有太大的增加。特别是重子声波振荡的限制结果增加量少于1%。弱引力透镜对w0和wa的限制误差分别增加了14%左右(UL+BR)和6%左右(UL+BR),而联合重子声波振荡+弱引力透镜对w0和wa的限制误差都只增加5%左右(UL+BR)。 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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星系的内禀指向(intrinsic alignment, IA)的关联性是弱引力透镜观测中剪切场信号的一个重要系统误差,人们在之前的弱引力透镜研究中已经提出了许多修正该误差的方法。从数据处理方面,人们可以剔除物理距离比较近的星系对,但是这种方法只能近似消除星系内禀指向自相关带来的污染项,并不能消除星系内禀指向与周围物质密度场的相关性,并且这种方法也会丢失很多星系的信息。而目前弱引力透镜观测中广泛使用的IA模型与实际的IA模型可能相差甚远,使用不同的IA模型得到的宇宙学参数会存在很大差别。虽然零调(nulling)技术不用假设IA模型,但是这种技术仅能消除星系内禀指向与周围物质密度场的相关性。另外,由于这种技术须对红移设置不同的权重,所以会失去IA对红移的依赖性。Zhang~([1, 2])提出的自修正方法,在不假设任何IA模型的情况下,利用多种观测量以及几个物理量之间的比例关系就能够把弱引力透镜中的IA信号很好地消除。此自修正方法可望广泛应用于即将开始的第四代弱引力透镜巡天中。 相似文献
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《天文学进展》2016,(3)
带有暗能量、具有标度不变的绝热原初扰动功率谱的冷暗物质宇宙学模型被视为标准冷暗物质宇宙学模型(ΛCDM模型)。弱相互作用重粒子(WIMPs)成为暗物质的强劲候选者。很多标准模型的扩展模型可以很自然地构造出弱相互作用的大质量粒子。暗物质剩余丰度的标准计算表明,WIMP粒子自然满足?_(DM)h~2≈0.11的天文观测。WIMP粒子的质量较大,运动速度相对缓慢,容易聚集成团,基于WIMPs暗物质模型的数值模拟结果符合对宇宙大尺度结构的观测结果。就实验而言,目前关于暗物质的加速器或非加速器的直接/间接探测,很多都是针对WIMP粒子设计的。因此,基于WIMPs的冷暗物质模型受到了广泛重视。但ΛCDM宇宙学模型描述Mpc以下的小尺度结构时,遇到了比较严重的问题。为了缓解小尺度上出现的问题,提出不同的暗物质模型,但目前并没有确切证据足以排除冷暗物质模型。介绍了基于WIMPs的暗物质模型的研究进展,如WIMPs奇迹、数值模拟、小尺度问题、直接/间接探测,并分析了关于暗物质"冷"、"热"、"温"的区分依据,以及阐述了该领域未来的研究方向。 相似文献
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《天文学报》2015,(4)
结合最新的哈勃参量H(z)观测数据、重子声学振荡(BAO)数据与普朗克卫星观测得到的宇宙微波背景辐射(CMB)数据,利用马尔柯夫链蒙特卡洛算法(MCMC)对一种相互作用暗能量模型进行了观测限制.这3种数据联合限制得到的各参数的最佳拟合值及1σ误差范围分别为:物质能量密度参数?m=0.266+0.028-0.028,相互作用因子γ=0.090+0.100-0.098,暗能量状态方程参数wX=-1.307+0.263-0.269,哈勃常数H0=74.20+4.66-4.56.相互作用耦合参数γ0表明能量正在从暗物质转移到暗能量.然而,宇宙学常数模型中的巧合性问题在1σ误差范围内依然可以轻微缓解.为了更好地做出比较,还利用BAO+CMB组合数据及单独的H(z)数据对该模型进行了考察,得到的结果如下:(1)H(z)数据能对相互作用参数γ给出更好的限制结果;(2)ΛCDM模型仍然是与观测数据符合得最好的模型,耦合参数γ与其它模型参数(?m,H0)相互关联;(3)在考虑了暗能量与暗物质间的相互作用之后,超新星局域距离阶梯测量与普朗克观测对H0限制结果的冲突问题能够得到一定程度的缓解. 相似文献
16.
目前已经有很多观测证据表明宇宙中存在着大量暗物质,其能量密度占据了目前宇宙总能量密度的1/4.根据高精度的数值模拟和引力透镜观测,我们已经对从矮星系到星系团中的暗物质空间分布有了较好的理解,但是对于暗物质究竟是什么我们还一无所知.由此,物理学家提出了很多假想的粒子模型. 相似文献
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目前的星系形成理论认为，盘状星系由暗晕中的重子物质冷却并坍缩而成。在这一演化图像中，重子物质的角动量及其分布起着关键作用，它直接决定了盘状星系的结构。然而，在盘状星系形成和演化的各种解析、半解析模型及数值模拟中，出现了一系列与角动量有关的问题。其中包括角动量灾变(angular momentum catastrophe)及角动量分布不匹配(mismatch of angulamomentum profile)等。近年来，为解决此类问题，人们进行了大量的研究，引入并建立了各种机制和模型。详细表述了星系形成与演化中两类主要的角动量问题，并系统地综述了目前针对此类问题所提出的各种可能的解决方法和途径。 相似文献
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该文研究了以星系作为透镜体产生的切向弧(即"爱因斯坦环")的强引力透镜现象,并对该领域近年来的观测和研究作了总结.对形成这些强引力透镜"环"的星系所进行的研究表明,其附近存在的质量所产生的会聚和剪切对透镜的质量分布模型非常敏感.在大视场巡天中找到的这种爱因斯坦环的数目相当多,大约是每平方度10个,其中"强引力透镜巡天"(Strong LensingLegacy Survey,SL2S)提供了大量处于星系团视场中的由椭圆星系产生的爱因斯坦环样本.系统地研究星系团外围存在的爱因斯坦环,一方面可以理解星系团环境对爱因斯坦环的影响,另一方面可以利用它们来探测星系团的物质分布,并进而对冷暗物质宇宙学提供新的探测方法. 相似文献
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《天文学进展》2015,(4)
系统介绍暗晕-暗晕并合在理论方面的形成与发展,并简要介绍了其在数值模拟检验(冷暗物质模型)及拟合方面的进展。暗晕-暗晕并合率问题可与星系-星系并合率联系,正确地定义暗晕-暗晕并合率很重要,影响并合率的因素却很多,从数值模拟所得到的拟合公式往往存在较大差异,这些差异主要来自于定义:对并合的定义(并合树的建立),对暗晕质量的定义以及并合暗晕前身质量比的定义。数值模拟输出的时间步长也会对此有所影响,此外暗晕并合率也与环境强烈相关。对这些因素所导致的差异做了简单比较。此外,对于暗晕并合率的统计可分为对不同红移处的拟合和对z=0时刻对其并合历史的拟合,其中后者对不同质量的暗晕往往能给出一个较统一的拟合公式。 相似文献
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观测研究表明有利于磁重联的新浮磁流与日冕物质抛射(CME)有密切关系．利用数值模拟的方法,新浮磁流触发CME的物理模型对观测结果进行了物理解释．基于这种模型,不考虑重力和热传导, 2．5维的数值模拟的理论结果显示:是否能够触发暗条爆发及CME,取决于新浮磁流磁通量的大小、浮现的位置以及其磁极走向,并给出了能够触发暗条爆发与不能触发爆发的参数空间．利用2002年和2003年的15个暗条爆发事例以及2002年的44个非爆发事例,对新浮磁流磁通量的大小、浮现的位置以及磁极走向进行了统计研究．结果表明并非所有的新浮磁流都能够使暗条失去平衡,形成CME．统计结果基本上支持了数值模拟的理论结果．这个结果可为空间天气预报研究提供有用的参考信息． 相似文献