暗晕吸积和环境研究

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该论文致力于从理论和数值模拟两个方向来研究暗晕的成长及环境效应,这有助于我们理解当前暗晕的各种特性和暗晕中星系的形成与演化。  暗晕的一个最基本的统计学量为暗晕偏袒因子。关于暗晕偏袒最简单的分析假设暗晕的成团性仅由其质量决定。然而,当给定大尺度环境,暗晕成团性几乎完全由环境决定而不依赖于暗晕质量。我们对此现象给出了解析的解释。我们的分析对可应用于用成团性的环境效应来限制宇宙学模型和星系形成模型。它也解释了为什么大多数观测到的星系环境效应仅仅是由暗晕环境效应引起的,并为量化这种星系-暗晕的环境效应的传承性提供了一个理论框架。  此外,我们还研究了暗晕的本征动力学特性与形成过程的相关性,以及它们与暗晕所在的大尺度潮汐场的相关性。我们用N体模拟中的并合树来找出那些即将和寄主暗晕并合的下落暗晕。我们发现切向下落速度随着潮汐场变强而增大,但下落速度的径向成分不存在这种对潮汐场的强相关性。这些结果可用来解释暗晕内部速度的各向异性和自旋对环境的依赖。下落暗晕的位置矢量和速度矢量与潮汐场的主轴平行,且这种平行性强度依赖于潮汐场的强度。在弱场和强场中存在着相反的吸积模式,即弱场中的吸积流在局域结构中是径向主导的,而强场中的吸积流的切向成分比较大。这些发现可以用来理解暗晕速度椭球和局域潮汐场的主轴的平行性,以及这种平行性对潮汐场强度的依赖。它们还能解释为什么暗晕的自旋会随着潮汐场强度变大而变大,以及为什么只有在弱场中自旋-潮汐场平行性才符合潮汐矩理论的预期。我们的结果可以用来理解盘星系的自旋和椭球星系的内部速度结构以及它们与大尺度结构的关系。  我们进一步研究了被吸积子暗晕的形成历史。我们首次在数值模拟中发现了一个被吸积暗晕形成红移的双峰分布。该双峰特征起源于暗晕的“普遍的”两阶段质量吸积史:被吸积的年轻暗晕是尚处于快速吸积阶段的暗晕;而被吸积的年老的暗晕则是已经处于慢吸积阶段的暗晕。这种双峰特征随红移有显著的变化:高红移的吸积暗晕被年轻的暗晕主导;随着红移减小,年老的成分逐渐出现并在低红移时占主导。此外,吸积暗晕的双峰特征不依赖于寄主暗晕的质量并微弱地随吸积暗晕质量的增加而趋向年轻化。这种双峰分布不存在基于Extended Press-Schechter理论构建的吸积树中,表明现有的结构形成理论需要进一步的修正。我们进而讨论了该双峰特征与星系中的双峰特性的关系和它对联系暗晕-星系的研究的意义。
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