Универсальная модель описывает темпы аккреции темных гало на всех этапах эволюции
Международная группа астрофизиков разработала универсальную модель, описывающую историю роста темных материйных гало — структур, в которых образуются галактики. Работа опубликована в репозитории arXiv и основана на анализе как гидродинамических симуляций, так и симуляций чистой темной материи.
Авторы измерили медианные темпы аккреции массы (mass accretion rate, MAR) и времена формирования гало по половине массы для двух крайне разных космологий — стандартной модели ?CDM и модели Эйнштейна — де Ситтера. Диапазон красных смещений составил от 0 до 14, то есть от современной эпохи до самых ранних стадий Вселенной.
Ученые подтвердили, что MAR растет с увеличением массы гало и красного смещения. При этом показатели оказались практически одинаковыми в гидродинамических симуляциях (с учетом газа и звездообразования) и в симуляциях только темной материи. Это говорит о том, что барионные процессы слабо влияют на глобальные темпы аккреции.
Главный результат работы — компактная параметризация MAR с помощью шестипараметрической функции, зависящей от трех физических величин: пиковой высоты ?, наклона линейного спектра мощности n_eff и эффективного линейного темпа роста ?_eff. Дополнительно для времени формирования предложена двухпараметрическая аппроксимация, которая улучшает известную функцию Лейси и Коула за счет фиксации одного параметра и добавления зависимости от n_eff.
Новая модель совпадает с некоторыми прежними рецептами в определенных диапазонах, но обеспечивает большую точность при высоких красных смещениях и малых массах гало. По словам авторов, это дает более надежную основу для моделирования эволюции галактик и подсчета темпа их газового питания.
Формулы уже реализованы в общедоступном наборе инструментов Colossus, который широко используется в астрофизическом сообществе для задач космологии и формирования структур. Теперь любой исследователь может применить новую модель в своих расчетах.
Полученные результаты важны для понимания того, как галактики наращивают свою массу и когда они достигают половины своей конечной массы. Это позволяет уточнить сценарии формирования галактик в разные космические эпохи.
