重子物质对暗物质晕形状和角动量的影响

张瑶瑶 戴才萍

(1中国科学院紫金山天文台南京210023)

(2中国科学技术大学天文与空间科学学院合肥230026)

(3国家基础学科公共科学数据中心北京100190)

1 引言

目前，最流行的宇宙结构形成理论是含暗能量的冷暗物质模型(Λcold dark matter，ΛCDM)[1].该理论指出:宇宙早期微小的引力扰动产生的结构通过引力聚集形成暗物质晕(暗晕)，气体在这些暗晕内冷却并形成恒星，最终形成我们今天看到的星系[2-3].在此过程中，由引力驱动的动力学过程决定了暗晕以及其中的重子成分，如星系、星系际介质等的最终分布.

从通过半解析模型研究星系的形成[4]，到星系团的宇宙学应用[5]，精确校准暗晕质量函数是一系列宇宙结构形成研究的核心[6-9].目前，基于标准的ΛCDM模型的各种扩展模型的研究，如耦合暗能量模型、修正的引力模型、非高斯初始条件、大质量中微子、温暗物质等[10-14]，基本已经提供了精确校准的暗晕质量函数.不过，由于暗晕的质量所覆盖的动态范围比较大，各种模型模拟的暗晕质量函数存在普遍、微妙但可观的偏差.

除了暗晕质量函数之外，ΛCDM模型还存在其他问题，比如宇宙学角动量问题[15-17]、宇宙学数值模拟中形成暗晕的形状问题等[18-21].理解这些问题可以帮助我们揭示冷暗物质的性质和起源及其与重子物质的相互作用[22].虽然暗晕的角动量和形状不能直接观测，但它们对星系结构和形成历史以及动力学都有重要影响[23].例如，角动量会影响星系盘的大小，而暗晕的角动量通……