暗晕之间自旋方向相关性的研究

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本文用高精度大样本ΛCDM宇宙学数值模拟的结果,研究了暗物质晕之间的自旋方向相关性。本文用两个晕之间自旋方向夹角的余弦值来表示它们之间的相关性,研究它与两晕之间距离和两晕质量的关系,画出不同质量暗晕样本的-距离曲线。若无相关性,夹角应在0°到180°之间随机分布,则在任何距离上都应为0左右。“暗晕对”的选择可以是主晕和主晕,主晕和子晕,子晕和子晕三种,本文研究前两种。  首先,我们发现主晕与主晕之间无自旋方向相关性。经分析,原因可能是主晕与主晕之间距离太大,中间物质太多干扰相互作用,也可能本身就没有相关性。  其次,我们发现主晕与其子晕有较强的自旋方向相关性。主要从三方面来说,第一,子晕自旋方向在空间的分布不是随机的,其与主晕距离越近,越大且为正值,自旋方向相关性越强烈;当子晕与主晕质量相当时,对于质量不同的主晕,在主晕百分之一个维里半径距离处,耦合信号非常强烈,高达约0.8;而在主晕维里半径距离处,相关性已经几乎不存在。第二,相关性仅依赖于子晕与主晕的质量比。子晕与主晕质量比越大,相关性越强烈。当子晕与主晕质量比相同时,对于质量不同的主晕,如1014±0.5 M☉/h,1013±0.5M☉/h,1012±0.5 M☉/h,1011±0.5M☉/h,-距离曲线几乎重合。第三,该相关性不依赖于红移,不同红移结果的细微差别只是一种与数值模拟分辨率有关的效应,在高红移处需要更高精度的模拟来进一步验证。  最后,本文讨论了主晕与子晕的自旋方向相关性产生的原因。总结为:该相关性一方面是由动力学摩擦作用造成的,子晕轨道角动量逐渐转化为子晕自旋和主晕自旋,导致两者间接相关。另一方面是由主晕自旋和子晕自旋之间的相互转移造成的,该作用对相关性贡献更大。这两种独立因素共同造成了主晕与子晕的自旋方向相关性。  这是首次对暗晕自旋方向相关性进行的系统性研究,且相关强度比类似研究所得结果更强。
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