暗物质模拟中暗晕及其子结构的分析研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ronaldocjz
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在星系形成演化研究中,数值模拟正发挥着越来越大的作用。通过计算机,研究者可以更为细致地研究星系的演化过程,预言可能的物理现象。然而现今的数值模拟并不能完全代表真实的物理过程,模拟与观测的结果之间仍然存在着不少分歧,新的更为精确的模拟也可能与过去的模拟结果不符。通过对这些分歧的验证,研究者可以对计算机模拟做出改进和完善,从而进一步完善理论研究。在本篇论文中,将展示所做的关于暗晕及其子结构的数值模拟的三项工作。这里三项工作的结果有助于理解星系的性质和形成演化过程,也有助于改进数值模拟研究进一步完善理论工作。第一项工作研究了卫星星系(satellite galaxy)的指向性排列(alignment)现象以及指向性排列对于星系性质的依赖关系。这方面的理论研究仍然存在着不少问题。首先,绝大多数的理论工作都高估了这种指向性分布的强度。此外,研究者也并不完全了解这种指向性分布的颜色依赖是由于暗晕并和时的偏向性造成的,还是由于星系自身的演化造成的。因此这项工作尝试用宇宙学数值模拟来探明这些问题。发现暗晕具有一个分层的性质,各个层次之间的形状不同,主轴方向也有所偏差。在假设中央星系的形状和主轴方向是与内层暗晕相合的情况下,用子结构位置代替卫星星系位置,得到的卫星星系的指向性分布强度弱于以往的数值模拟结果。而这个分布能够与观测结果很好地吻合。然而没有找到这种指向性分布对于星系颜色依赖的证据。在数值模拟结果中,较晚被吸积的子结构更偏向于在主轴方向分布,这与偏红卫星星系分布指向性更强的观测结果无法符合。认为这是由于暗物质数值模拟的局限性造成的。在纯暗物质模拟中,一些不处于子结构中的卫星星系(称之为“孤星系”)就无法被追踪,造成了数值模拟结果的偏差。而这些孤星系往往是处于暗晕内层的偏红星系,理论上会更趋近于中央星系的主轴方向分布。第二项工作研究了数值模拟中子暗晕的自旋(spin)分布。星系的性质,例如自旋,是与其所在的暗晕或子暗晕紧密相连的。以往的研究表明暗晕的自旋分布具有一个普适的形式,然后最近的研究发现子暗晕的自旋分布并不符合这一普适形式。Onions et a1.发现子暗晕的自旋要普遍小于独立暗晕。为了进一步确认这点,采用了一系列宇宙学尺度的模拟对Onions et a1.的结果进行了检验。数值模拟的结果确认了子暗晕和暗晕自旋之间的差异。同时结果还显示,子暗晕的自旋随着质量的减小而减小,也随着其离开主暗晕中心的距离的减小而减小。认为造成这一现象的原因是主暗晕的潮汐力剥离了子暗晕原先外层的大角动量粒子,从而降低了子暗晕的自旋。为了进一步确认这点还检查了子暗晕自旋的红移依赖,发现子暗晕自旋随着时间逐渐减小。这一结果也支持之前提出的潮汐力剥离的观点。第三项工作是对于数值模拟方法的检验。在研究星系形成的过程中,研究者经常需要研究暗晕的形成演化历史。暗晕在成长的过程中会吸收其他的暗晕或被其他的暗晕吸收,它们子代和父代之间的联系就形成的一个树状的结构,被称为并合树。在暗物质数值模拟中,构建暗晕的并合树是研究中的一个重要过程。对于构建并合树方法的研究,将有助于在这方面进行更为合理可靠的研究。在这项研究中,选用了9种构建并合树的算法进行比较,测试不同的数值模拟快照输出频率和不同的模拟解析度对于它们构建并合树结果的影响。对并合树稳定性的测试显示,过于密集的快照输出并一定有利于构建并合树,不少算法在模拟输出快照过多的情况下构建的并合树反而更矮小(主枝长度更短)。而在构建并合树过程中,通过搜索更多的快照来寻找子代和父代的补偿算法能够缓解这一问题。另一方面,并合树的宽度并没有受到太大影响。对并合树收敛性的测试则显示,更高的解析度会带来更多的暗晕,从而使得并合树的主枝长度和宽度同时增加。根据测试的结果,建议在数值模拟中采用合理的快照输出模式,并推荐对构建并合树算法采用搜索多步快照来联系暗晕的方式进行优化。
其他文献
矿井下运输轨道铺设施工过程中,各种不同尺寸的轨道皆需要打孔连接。目前矿山普遍采用气割成孔,危险性大,需要实施繁杂的安全工序后方可施工。要解决无源、无危险工艺状态下
卫星重力测量技术是获取中、长波地球重力场的重要手段,是空间对地观测系统的重要组成部分。建立我国重力卫星观测系统,对促进我国空间技术的发展,提升我国地学科学的研究水平具
本文对红外噪类星体和早型星系的性质进行了研究。文章对低红移红外类星体、PG类星体及窄线SeyfertⅠ型活动星系核的光学光度与红外光度的相关关系及黑洞质量与爱丁顿光度比
罗西X射线时变探测器(RXTE)在中子星低质量X射线双星中发现了千赫兹准周期振荡频率(kHz QPO),认为它产生于中子星表面附近的吸积流中,这为研究强引力场和致密物质提供了独特窗
解析定轨法的优点是计算速度快,六个轨道根数因各种摄动因素而产生的变化项物理意义明确,在航天器轨道设计,星座设计和轨道稳定性研究中有重要的应用意义。   本文给出了人造
随着空间探测事业的迅速发展,人们对包括太阳系内小天体在内的外空间环境给予了越来越多的关注。同时,随着大行星卫星运动理论研究工作的深入开展,对天然卫星的位置观测的精度提
得力于通信技术日新月异的发展,利用低压电力线介质进行数据通信正变得越来越可靠,目前,针对利用低压电力线进行数据通信的研究正成为各国研究机构的热点问题之一。在利用低压电
【摘 要】以互联网和手机为代表的新媒体,受到网民的关注,并创造出经济效益。但是随着网络媒体地位的提升和影响力的扩大,其公信力受到质疑。本文分析了网络媒体的商业倾向与所引起的问题,从舆论引导和监督的角度,通过案例论述了在处理群体性事件时,如何发挥网络媒体的正面引导作用和应承担的社会责任问题,并提出相关建议。  【关键词】网络媒体 商业利益 社会责任  一、网络媒体基本情况  据中国互联网络信息中心《
球磨机是选厂的主要生产没备,其生产能力的大小主要由球磨机的台效和运转率来反映,其中运转率对球磨机的生产能力有很大影响。生产实践证明,在磨矿粒度大于0.15 mm 的条件下
学位