Астрофизики представили полную функцию масс темного гало от планетарных до кластерных масштабов
Международная группа астрофизиков представила наиболее полную на сегодняшний день функцию масс темного гало — ключевой параметр, описывающий распределение сгустков темной материи по массе. Исследование охватывает диапазон от 10?? солнечных масс (планетарный масштаб) до 10??·? солнечных масс (богатые скопления галактик) и прослеживает эволюцию от красного смещения z=30 до настоящего времени.
Темное гало — это невидимые ореолы темной материи, в которых формируются галактики. Функция их масс — одно из фундаментальных предсказаний теории формирования структур и космологических симуляций. Однако ранее единая формула, пригодная для всех масштабов и эпох, отсутствовала.
Для решения задачи ученые объединили два подхода: серию специализированных симуляций VVV (Voids-within-Voids-within-Voids), созданных для изучения карликовых гало в пустотах, и крупнообъемные симуляции с более низким разрешением. Был разработан метод подвыборки, позволяющий извлекать подкубы из исходных симуляций и реконструировать глобальную функцию масс гало даже из смещенных областей.
Результаты хорошо согласуются между разными наборами симуляций на различных масштабах и в различном окружении. Итоговая аппроксимационная формула, основанная на работе Рида и др., показывает отклонения около 2–3% при z<2 и до 7% при более высоких красных смещениях (z?5). Формула также точна для ограниченного набора моделей с небольшими отклонениями от стандартной ?CDM.
Для удобства использования исследователи опубликовали Python-код (hmfc) в открытом доступе на GitHub. С его помощью астрофизики могут рассчитывать функцию масс темного гало для любых космологических параметров в рамках проверенного диапазона.
Работа закрывает давний пробел в космологии: теперь модель охватывает все масштабы — от самых маленьких первичных гало планетарной массы до массивных скоплений, что важно для интерпретации наблюдений гравитационного линзирования, слабого сдвига и свойств карликовых галактик.
