MultiDarkシミュレーション：ダークマター・ハローの濃度と密度プロファイルの物語

ダークマター・ハローの構造的特性を予測することは、現代 cosmology の基本的な目標の一つです。私たちは、MultiDark cosmological シミュレーションのスイートを使用して、ダークマター・ハローの密度プロファイル、濃度、および速度各向異性の進化を研究します。ダークマター・ハローの構造を理解し、密度プロファイルについて1–2パーセントの正確な予測を行うためには、ハロー濃度が Navarro–Frenk–White (NFW) プロファイルにおける比率ではなく、より複雑であることを理解する必要があります。大規模なハローの場合、平均密度プロファイルは NFW 形状から遠く離れており、濃度はコア半径と Einasto 近似における形状パラメータ α の両方によって定義されます。私たちは、ハローが進化の三段階を経ることを示します。彼らは稀な密度ピークとして始まり、質量を中心に近づける高速かつほぼ放射状の降下を経験し、高度に濃縮されたハローを生成します。ここで、ハローの濃度はハロー質量の増加に伴って増加し、濃度はほぼ一定のコア半径を持つ α パラメータによって定義されます。その後、ハローはプラトー領域に滑り込み、降着がより放射状でなくなるが、頻繁な合併が中央領域にも影響を及ぼします。この段階では、濃度はハロー質量に依存しません。降着および合併の速度が遅くなると、ハローは濃度–質量関係が減少する領域に移行します。なぜなら、新しい降着がビリアル半径に近いところに質量を積み上げる一方で、コア半径は一定に保たれるからです。正確な解析的フィットが提供されています。