天体物理学 > 星系的天体物理学
[提交于 2024年11月28日
(v1)
,最后修订 2025年6月6日 (此版本, v2)]
标题: 冷暗物质晕中通用准稳态吸引子的无碰撞松弛的自洽准线性理论
标题: A self-consistent quasilinear theory for collisionless relaxation to universal quasi-steady state attractors in cold dark matter halos
摘要: 无碰撞的自引力系统,例如冷暗物质晕,尽管其形成过程涉及复杂的非线性物理机制,但仍然具有普遍的密度分布轮廓,其起源一直是个持久的谜团。 为了解决这个问题,我们在作用-角度空间中开发了一种针对驱动、非均匀、自引力系统的无碰撞弛豫的自洽准线性理论(QLT),通过扰动支配性的 Vlasov-Poisson 方程来实现。 我们得到了一个准线性扩散方程(QLDE),用于描述由于线性涨落(由力场中的随机扰动诱导,并被自引力集体修饰)引起的晕的平均分布函数$f_0$的长期演化,这种现象由响应矩阵描述。 与之前的研究不同,我们处理了集体修饰的所有阶数。 众所周知的晕密度分布轮廓$\rho(r)$在包括$N$体模拟中经常观察到,其中包括$r^{-1}$的 NFW 尖项、Einasto 中心核心以及$r^{-1.5}$的快速尖项,作为 QLDE 的准稳态吸引解出现。 $r^{-1}$尖项是不断吸积的大质量晕受到由次结构诱导的小尺度白噪声涨落扰动时的恒定通量稳态解。 这是无碰撞弛豫普遍性质的结果:低能粒子吸引更多的粒子,获得更高的有效质量,并受到波动力场的加速较少。 孤立晕的零通量定态解是一个在能量上平坦的$f_0$,而相应的$\rho(r)$可以根据内部边界条件成为核化结构或者$r^{-1.5}$尖点。后者围绕一个中心致密天体形成,例如一个致密亚晕或黑洞。 我们首次证明这些晕的分布轮廓作为由自洽QLT描述的非碰撞弛豫的准定态吸引子出现。
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