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题名	暗物质晕⼦结构的运动学及其应⽤
作者	李昭洲
答辩日期	2017-12
文献子类	博士
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	上海
导师	郭宏 ; 景益鹏 ; 赵东海
关键词	宇宙学， 数值模拟， 暗物质晕， 暗物质晕⼦结构， 银河系， 卫星星系
其他题名	The Kinematics of Dark Matter Halo Substructures and Its Application
学位专业	天体物理
英文摘要	摘要 在 CDM 宇宙学框架下，暗物质主导结构的等级形成。在引⼒作⽤下，其原 初微⼩扰动增长为位⼒化团块，即暗物质晕，其后重⼦追随落⼊暗晕势井，开始形 成星系。暗晕通过吸积和并合增长，⽆论是观测还是数值模拟中，较⼩的暗晕还会 以⼦结构的形式存在相当长的⼀段时间，也就是所谓的⼦晕，其中所包含的星系 就是卫星星系。暗晕及星系的并合对研究星系有重要意义，这些⼦结构在暗晕中 运动，它们的轨道会影响并合中的各种物理过程，如潮汐剥离、动⼒学摩擦、星系 形态演化等，还可能通过直接与观测⽐较来限制模型或推测星系性质。本⽂主要 关注暗晕⼦结构运动学及其应⽤。 我们研究了⼦晕在初次进⼊其载晕位⼒半径时的轨道参数分布，主要着眼于 落⼊速度与落⼊⾓（两晕中⼼连线和速度⽅向的夹⾓）的联合分布，及其对载晕质 量、并合⽐和红移的依赖，巨⼤的样本允许我们精细讨论各因素的影响。我们发现 不同红移与不同质量的并合中，速率分布有⾮常⼀致的形式，⽽落⼊⾓有所不同。 载晕质量越⼤或并合⽐越⼤时，⼦晕的轨道更倾向于径向⽅向，在使⽤密度峰⾼ 表征载晕质量时，这⼀关系⼏乎不依赖红移或宇宙学。另外，落⼊⾓的分布与速度 分布不是独⽴的，以载晕位⼒速度落⼊的⼦晕更倾向于径向⽅向。以上趋势与环 境潮汐场影响的解释是相容的。我们还给出了拟合公式，⾸次精确完整地描述了 各红移各种并合情况下的轨道分布，为研究并合驱动的暗晕形成与增长提供了动 ⼒学初始条件，可⽤于星系的半解析模型。 我们提出了⼀种使⽤⼦结构的运动学数据来估计暗晕质量的新⽅法。在束缚 能和⾓动量的相空间中，将卫星星系的观测数据与宇宙学数值模拟中模板暗晕的 ⼦晕相⽐较，可以推断暗晕质量。我们使⽤模拟样本测试了该⽅法的有效性和准 确性，发现在当前观测精度下，使⽤9 个⽰踪体能够在 40% 的精度内推断暗晕 质量。如果具有同样精度⾃⾏测量的⽰踪体的数量将来增加到30 个，则不确定性 可以降低到 25 %。然⽽，⼦晕相空间分布还取决于暗晕形成历史，缺乏这种信 息会导致 20 % 的内禀不确定性，且不能通过增加⽰踪体的数量⽽消除。我们 认为这⼀不确定性下限同样适⽤于其他基于动⼒学⽰踪体的⽅法，更精确的测定 质量将需要深⼊研究暗晕的组装历史，以及这种历史如何影响其⼦结构的运动学。 将该⽅法应⽤于银河系，根据当前可⽤的9 个矮卫星星系的观测数据，推得银河 系的暗晕质量为1:3+0:6 0:4 1012M⊙。
语种	中文
学科主题	天体物理学
内容类型	学位论文
源URL	[http://119.78.226.72/handle/331011/29834]
专题	上海天文台_中国科学院上海天文台学位论文
作者单位	中国科学院上海天文台
推荐引用方式 GB/T 7714	李昭洲. 暗物质晕⼦结构的运动学及其应⽤[D]. 上海. 中国科学院研究生院. 2017.

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