駱初嘉12

(1中國科學(xué)院紫金山天文臺南京210008)

(2中國科學(xué)院大學(xué)北京100049)

對N體數(shù)值模擬中暗物質(zhì)暈的衛(wèi)星星系空間分布的研究?

駱初嘉1,2?

(1中國科學(xué)院紫金山天文臺南京210008)

(2中國科學(xué)院大學(xué)北京100049)

對N體數(shù)值模擬中暗物質(zhì)暈的衛(wèi)星星系的空間分布進(jìn)行三軸橢球擬合,以擬合橢球的軸比來衡量該分布的扁平程度,通過比較不同條件下的軸比分布分析樣本數(shù)量、樣本選取方式以及對樣本徑向分布的歸一化對計算結(jié)果的影響,并考察了暗暈所在的大尺度結(jié)構(gòu)的空間方向與擬合橢球的空間取向之間的關(guān)系.發(fā)現(xiàn)對樣本徑向分布的歸一化對計算結(jié)果具有較大影響,同時發(fā)現(xiàn)大尺度絲狀結(jié)構(gòu)中的暗暈的擬合橢球的短軸更趨于與絲狀結(jié)構(gòu)的方向垂直,而大尺度片狀結(jié)構(gòu)中的暗暈的擬合橢球的短軸則更趨于與片狀結(jié)構(gòu)的法線方向平行.

星系:群:普通,暗物質(zhì),方法:數(shù)值

1 引言

在ΛCDM宇宙學(xué)模型中,較大的暗物質(zhì)暈是以等級成團(tuán)的形式,通過較小的暗物質(zhì)暈之間的并合形成的.這些較小的暗物質(zhì)暈在進(jìn)入宿主暗暈后成為宿主暗暈的次級結(jié)構(gòu),此后重子物質(zhì)經(jīng)過氣體冷卻、恒星形成及反饋等一系列物理過程,在這些次級結(jié)構(gòu)中形成星系.這些星系就成為宿主暗暈的中央星系的衛(wèi)星星系.這些衛(wèi)星星系的空間分布能在一定程度上反映出這些次級結(jié)構(gòu)在進(jìn)入宿主暗暈及之后的演化過程[1?2].

Kroupa等[3]通過分析觀測中銀河系最亮的一部分衛(wèi)星星系的空間分布,發(fā)現(xiàn)這些衛(wèi)星星系中的大部分都分布在一個與銀盤接近垂直的平面內(nèi).而在此基礎(chǔ)上,Metz等[4]又發(fā)現(xiàn)這些衛(wèi)星星系繞銀河系公轉(zhuǎn)的軌道中心有明顯的聚集,這一發(fā)現(xiàn)表明這個衛(wèi)星星系所分布的平面是由旋轉(zhuǎn)支撐的.此后,Libeskind、Zentner、Lovell以及Wang等人分別進(jìn)行了大尺度N體數(shù)值模擬,試圖在模擬結(jié)果中找到與觀測相類似的分布. Libeskind等[5]指出,在他們進(jìn)行的6個暗物質(zhì)暈的模擬中,每個暈中最亮的若干個衛(wèi)星星系都分布在一個較薄的盤狀結(jié)構(gòu)中,他們認(rèn)為這種分布反映出衛(wèi)星星系在通過吸積進(jìn)入暗物質(zhì)暈的時候傾向于沿著大尺度結(jié)構(gòu).而Zentner等[6]發(fā)現(xiàn)如果選擇較亮的衛(wèi)星星系,這些衛(wèi)星星系在模擬得到的3個銀河系大小的暗物質(zhì)暈中的分布與觀測的銀河系的衛(wèi)星星系分布較一致,這種分布源于這些衛(wèi)星星系是沿著大尺度結(jié)構(gòu)被吸積以及之后它們的軌道在一個扁長的、三軸的勢阱中的演化.之后Libeskind等[7]又通過模擬得到了436個暗物質(zhì)暈,并發(fā)現(xiàn)其中大部分的暗物質(zhì)暈中的最亮的衛(wèi)星星系中至少有3個的角動量方向沿著衛(wèi)星星系分布的短軸.而Lovell等[8]則認(rèn)為與觀測中類似的衛(wèi)星星系的空間分布在ΛCDM模型的宇宙學(xué)模擬中可以自然地產(chǎn)生.這一發(fā)現(xiàn)支持了Libeskind等的結(jié)果.然而Wang等[9]則檢驗了千年II模擬中的1686個銀河系大小的暗物質(zhì)暈和由Aquarius project模擬的6個暗物質(zhì)暈,他們發(fā)現(xiàn)其中僅5%到10%的衛(wèi)星星系分布類似銀河系.同時Pawlowski等[10?11]也認(rèn)為ΛCDM模擬并不會大量產(chǎn)生觀測到的軌道中心的聚集.

觀測中M31的衛(wèi)星星系空間分布也被認(rèn)為是非各向同性的[12?13].Ibata等[14]注意到有一個由衛(wèi)星星系環(huán)繞M31的軌道構(gòu)成的薄平面的存在.他們分析了由Pan-Andromeda Archaeological Survey證認(rèn)出的27個衛(wèi)星星系并發(fā)現(xiàn)其中15個衛(wèi)星星系位于一個平均厚度僅(12.6±0.6)kpc的薄平面內(nèi).更進(jìn)一步地,其中13個衛(wèi)星星系圍繞M31的公轉(zhuǎn)方向是一致的.Ibata等[14]發(fā)現(xiàn)如果假設(shè)觀測區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)星星系繞M31公轉(zhuǎn)的軌道平面的空間取向是隨機(jī)的,那將只有0.13%的幾率使得這些衛(wèi)星星系的軌道構(gòu)成的平面如同觀測到的那么薄,隨后Ibata等分別從衛(wèi)星星系通過吸積進(jìn)入暗物質(zhì)暈和衛(wèi)星星系由本地產(chǎn)生兩個方面討論了這個薄平面產(chǎn)生的可能性,但最終他們認(rèn)為這兩種方式均無法完全解釋觀測到的薄平面的存在.

觀測中銀河系和M31當(dāng)中分別有一部分衛(wèi)星星系的空間分布呈現(xiàn)強(qiáng)烈的非各向同性這一重要的共同點反映出兩者可能具有相同的形成歷史[15].但仍然有M31和銀河系分別獨立形成,而觀測中的平行關(guān)系只是隨機(jī)現(xiàn)象而并非普遍現(xiàn)象的可能性.同時通過ΛCDM模擬對這一現(xiàn)象的普遍性進(jìn)行檢驗時產(chǎn)生的爭議，受到對衛(wèi)星星系空間分布進(jìn)行描述時是否對衛(wèi)星星系的徑向分布進(jìn)行了歸一化處理、采用的衛(wèi)星星系樣本的選取方式和數(shù)量等因素的影響.

本文利用三軸橢球擬合來定量分析N體宇宙學(xué)數(shù)值模擬結(jié)果中質(zhì)量與銀河系相近的暗物質(zhì)暈的衛(wèi)星星系的空間分布,并檢驗不同的擬合方式和衛(wèi)星星系的樣本選取方式以及數(shù)量對結(jié)果的影響,之后在不同的大尺度結(jié)構(gòu)中進(jìn)行統(tǒng)計,分析大尺度結(jié)構(gòu)對這一分布的影響.在第2節(jié)中,將簡要介紹本文的數(shù)據(jù)來源和對數(shù)據(jù)處理的方法,統(tǒng)計的結(jié)果將在第3節(jié)中展示,而第4節(jié)將給出結(jié)論.

2 數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)處理方法

2.1 觀測數(shù)據(jù)

我們使用的觀測數(shù)據(jù)如表1[16],按V波段的絕對星等MV排列,其中l(wèi)和b分別是衛(wèi)星星系的銀經(jīng)和銀緯,r⊙為衛(wèi)星星系到太陽的距離,(x,y,z)是衛(wèi)星星系在以銀心為原點的坐標(biāo)系中的位置.

表1 觀測中銀河系衛(wèi)星星系的空間分布Table 1 The observed spatial distribution of the satellite galaxies in the MW

2.2 N體模擬和半解析模型

為了通過數(shù)值模擬對暗物質(zhì)暈的衛(wèi)星星系的空間分布進(jìn)行統(tǒng)計,我們需要產(chǎn)生一個包含星系足夠多并且分辨率足夠高的星系樣本.我們利用N體數(shù)值模擬來獲得暗物質(zhì)暈的位置分布,該模擬采用Springel[17]的Gadge-2代碼,宇宙學(xué)參數(shù)取?m=0.25,?Λ=0.75,σ8=0.81,h=0.7,在一個邊長為65h?1·Mpc的立方體空間里進(jìn)行,包含粒子數(shù)為10243.利用該模擬給出的暗物質(zhì)暈分布,先后利用FOF(friend-of-friend)算法和SUBFIND從模擬結(jié)果中找出暗物質(zhì)暈及其中的次級結(jié)構(gòu),要求找出的次級結(jié)構(gòu)包含的最少粒子數(shù)為30個.利用找出的暗物質(zhì)暈及其次級結(jié)構(gòu)建立暗暈的形成歷史,并引入影響恒星形成的氣體冷卻、星系并合以及超新星反饋等物理機(jī)制,在各個暗物質(zhì)暈及其次級結(jié)構(gòu)中形成星系,詳細(xì)過程可以參考Kang等[18].我們把暗物質(zhì)暈中心的質(zhì)量最大的星系稱作中心星系,其他星系稱作其衛(wèi)星星系,本文中主要研究的就是這些衛(wèi)星星系的空間分布.

2.3 三軸橢球擬合

為了描述衛(wèi)星星系的空間分布,我們用三軸橢球分別擬合各個暗物質(zhì)暈的衛(wèi)星星系的空間分布,利用擬合所得的橢球的軸比來衡量其空間分布的扁平程度[19].具體方法如下:

首先,計算該分布的慣性張量,

其中xij和xik(j,k=1,2,3)分別為第i個衛(wèi)星星系相對于中心星系的位置矢量ri的兩個分量,ri=(xi1,xi2,xi3).Ki為第i個衛(wèi)星星系的歸一化系數(shù).若在計算時需要對衛(wèi)星星系的徑向分布進(jìn)行歸一化,則取即第i個衛(wèi)星星系到中心星系的距離;若不需要進(jìn)行歸一化,則取Ki=1.

通過上式計算得到的慣性張量Tjk是一個3階實對稱張量,它具有3個正的實特征值.把這3個特征值的平方根從大到小分別記為a、b、c,這3個值分別是擬合所得的三軸橢球的長軸、中軸和短軸的長度，而它們所對應(yīng)的特征向量,則分別是對應(yīng)軸的指向.我們用擬合所得的三軸橢球的短軸c和長軸a的比來衡量衛(wèi)星星系空間分布的扁平程度,即越小,擬合橢球越扁,衛(wèi)星星系的分布越接近平面,同時我們用短軸c的指向來表征這個空間分布的取向.

2.4 判斷暗物質(zhì)暈所處的大尺度結(jié)構(gòu)的類型與方向

為了考察N體數(shù)值模擬中暗物質(zhì)暈所處的大尺度結(jié)構(gòu)對暗物質(zhì)暈中的衛(wèi)星星系的空間分布的影響,我們利用Hessian矩陣來分析暗物質(zhì)暈所處的大尺度結(jié)構(gòu)的類型和空間取向[20].具體方法如下:

首先,利用模擬獲得的暗物質(zhì)暈分布,構(gòu)建密度場ρ(x1,x2,x3),對第i個暗物質(zhì)暈中心所在的位置(xi1,xi2,xi3)可以計算其Hessian矩陣,

其中xij和xjk(j,k=1,2,3)分別為第i個暗物質(zhì)暈中心相對于坐標(biāo)原點的位置矢量ri= (xi1,xi2,xi3)的兩個分量.

之后計算Hjk的特征值,并根據(jù)特征值的正負(fù)情況來判斷暗物質(zhì)暈所處的大尺度結(jié)構(gòu)的類型,分類如下:

(1)若3個特征值都為負(fù)值,則所處的大尺度結(jié)構(gòu)類型為團(tuán)塊結(jié)構(gòu)(cluster);

(2)若其中一個特征值為正值,其余兩個特征值為負(fù)值,則所處的大尺度結(jié)構(gòu)類型為絲狀結(jié)構(gòu)( fi lament);

(3)若其中一個特征值為負(fù)值,其余兩個特征值為正值,則所處的大尺度結(jié)構(gòu)類型為片狀結(jié)構(gòu)(sheet);

(4)若3個特征值都為正值,則所處的大尺度結(jié)構(gòu)類型為空洞結(jié)構(gòu)(void).

本文主要考察絲狀結(jié)構(gòu)和片狀結(jié)構(gòu)中的暗物質(zhì)暈.絲狀結(jié)構(gòu)的空間取向可以由其延伸方向來表征,其Hessian矩陣的正特征值對應(yīng)的特征向量的指向即為其延伸方向.片狀結(jié)構(gòu)的空間取向可以由其法向量的方向來表征,其Hessian矩陣的負(fù)特征值對應(yīng)的特征向量的指向即為其法向量的指向.

3 統(tǒng)計結(jié)果

3.1 觀測中銀河系的衛(wèi)星星系的空間分布

為了考察樣本選取數(shù)量對計算結(jié)果的影響,我們從觀測所得的銀河系的衛(wèi)星星系中分別選取了13個和20個最亮的衛(wèi)星星系作為兩組樣本.同時為了考察在進(jìn)行三軸橢球擬合時是否對衛(wèi)星星系的徑向分布進(jìn)行歸一化對計算結(jié)果的影響,我們對每組樣本分別以進(jìn)行歸一化和不進(jìn)行歸一化兩種方式進(jìn)行了擬合.擬合橢球的短軸與長軸的長度的比值如表2所示.

表2 對觀測中銀河系的衛(wèi)星星系的空間分布的擬合結(jié)果Table 2 The fi tting results of the observed spatial distribution of the satellite galaxies in the MW

下文中對模擬中暗物質(zhì)暈的衛(wèi)星星系的空間分布的扁平程度進(jìn)行分析時將使用表2中的計算結(jié)果作為參照.

3.2 模擬中暗物質(zhì)暈的衛(wèi)星星系的空間分布

在從N體數(shù)值模擬所得的暗物質(zhì)暈中選取衛(wèi)星星系進(jìn)行三軸橢球擬合時,我們同樣分別以13和20作為選取的樣本數(shù)量.我們從通過模擬獲得的暗物質(zhì)暈中篩選出質(zhì)量在5×1011M⊙到2×1012M⊙之間且包含衛(wèi)星星系數(shù)量超過我們想要選取的衛(wèi)星星系樣本數(shù)量的暗物質(zhì)暈.在我們找出的符合要求的暗物質(zhì)暈中,衛(wèi)星星系數(shù)量大于13個的暗物質(zhì)暈共有1756個,其中1050個分布在絲狀結(jié)構(gòu)上,436個分布在片狀結(jié)構(gòu)上,而衛(wèi)星星系數(shù)量大于20個的暗物質(zhì)暈共有1750個,其中1047個分布在絲狀結(jié)構(gòu)上,434個分布在片狀結(jié)構(gòu)上.為了考察樣本選取方式對結(jié)果的影響,我們分別用3種不同的樣本選取方式來從暗物質(zhì)暈中選取用于三軸橢球擬合的衛(wèi)星星系樣本,這3種樣本選取方式包括選取當(dāng)前質(zhì)量Mpre最大的若干個衛(wèi)星星系,選取在落入宿主暗暈時的質(zhì)量Macc最大的若干個衛(wèi)星星系以及隨機(jī)選取若干個衛(wèi)星星系.我們對每個暗物質(zhì)暈中選出的衛(wèi)星星系分別以對衛(wèi)星星系的徑向分布進(jìn)行歸一化以及不進(jìn)行歸一化兩種形式進(jìn)行了三軸橢球擬合,計算出其擬合橢球的短軸與長軸的長度的比值,并對在不同的大尺度環(huán)境下,通過不同的樣本選取方式從暗物質(zhì)暈中選取出的不同數(shù)量的衛(wèi)星星系樣本分別統(tǒng)計了的分布,結(jié)果如圖1所示.

對比圖1中的第1行與第3行以及第2行與第4行,不同列的曲線基本相同,因此可以認(rèn)為衛(wèi)星星系的樣本數(shù)量對統(tǒng)計結(jié)果并沒有很大的影響.而對比圖1中的第1行與第2行以及第3行與第4行,我們可以看到對衛(wèi)星星系的徑向分布進(jìn)行歸一化后,曲線的峰值向值較大的一端移動,即進(jìn)行歸一化后的衛(wèi)星星系扁平程度降低,一定程度上說明衛(wèi)星星系的空間分布的扁平程度由與中心星系徑向距離較大的衛(wèi)星星系主導(dǎo),同時表示是否進(jìn)行歸一化會對計算結(jié)果產(chǎn)生影響.再對比圖中各列,可以看出隨著樣本選取方式的改變,曲線的形狀和峰值位置并沒有明顯的變化.最后,對比每張圖中的實線、虛線和點線,可以看出在不同的大尺度環(huán)境中,衛(wèi)星星系的軸比分布都大致相同.

圖1 不同大尺度環(huán)境下,通過不同的樣本選取方式從模擬所得的暗物質(zhì)暈中選出的不同數(shù)量的衛(wèi)星星系樣本的擬合橢球的軸比的分布.橫軸為的值,而縱軸為該軸比對應(yīng)的暗暈所占的百分比.其中從上至下分別對應(yīng):(1)取13個樣本,未進(jìn)行歸一化;(2)取13個樣本,進(jìn)行歸一化;(3)取20個樣本,未進(jìn)行歸一化;(4)取20個樣本,進(jìn)行歸一化.從左至右分別對應(yīng)3種不同的樣本選取方式:(1)選取當(dāng)前質(zhì)量Mpre最大的若干個衛(wèi)星星系;(2)選取在落入宿主暗暈時的質(zhì)量Macc最大的若干個衛(wèi)星星系;(3)隨機(jī)選取.圖中的點線對應(yīng)只對絲狀結(jié)構(gòu)中的暗暈進(jìn)行統(tǒng)計得到的結(jié)果,虛線對應(yīng)只對片狀結(jié)構(gòu)中的暗暈進(jìn)行統(tǒng)計得到的結(jié)果,實線對應(yīng)對所有符合要求的暗暈進(jìn)行統(tǒng)計得到的結(jié)果.Fig.1 The distribution ofof the fi tting ellipsoid of the satellite galaxies in di ff erent large scale structures with di ff erent numbers of samples chosen via di ff erent means.Thexaxis is,and theyaxis is the fraction of the halos.From top to bottom:(1)13 samples,unnormalized;(2)13 samples, normalized;(3)20 samples,unnormalized;(4)20 samples,normalized.From left to right:(1)choosing the most massive satellites at present;(2)choosing the most massive satellites at the time when they fell into the host halo;(3)choosing the satellites randomly.The dotted line is for the result of the halos in the fi lament,the dashed line is for the result of the halos in sheet,and the solid line is for the result of all halos.

而后我們又考察了不同情況下擬合橢球的比觀測中銀河系的衛(wèi)星星系的擬合橢球的更小的暗暈的個數(shù)及所占的比例,如表3所示.

表3 模擬中擬合橢球軸比比銀河系小的暗暈的個數(shù)及所占的比例Table 3 The number and fraction of halos in simulation whose axial ratio of fi tting ellipsoid smaller than MW in observation

從表3中的數(shù)據(jù)可以看出在各種情況下,像觀測中的銀河系那樣扁平的衛(wèi)星星系的空間分布在模擬中出現(xiàn)的幾率都不超過10%.同時在選取較大質(zhì)量的衛(wèi)星星系時,這種扁平的分布出現(xiàn)的幾率比隨機(jī)選取衛(wèi)星星系時要高.

最后,為了考察暗物質(zhì)暈所在的大尺度結(jié)構(gòu)對暗物質(zhì)暈中衛(wèi)星星系的空間分布的影響,我們統(tǒng)計了不同情況下暗物質(zhì)暈的擬合橢球的短軸方向與暗物質(zhì)暈所在的大尺度結(jié)構(gòu)的方向的夾角的余弦值的分布,結(jié)果如圖2所示.

從圖2中可以看出,在各種情況下暗暈的衛(wèi)星星系的擬合橢球的短軸與大尺度結(jié)構(gòu)的方向之間的關(guān)系都呈現(xiàn)相同的趨勢,即絲狀結(jié)構(gòu)中的暗暈的擬合橢球的短軸更趨于與絲狀結(jié)構(gòu)的方向垂直,而片狀結(jié)構(gòu)中的暗暈的擬合橢球的短軸則更趨于與片狀結(jié)構(gòu)的法線方向平行.

4 結(jié)論與討論

我們通過對N體數(shù)值模擬中與銀河系質(zhì)量相近的暗物質(zhì)暈的衛(wèi)星星系的空間分布進(jìn)行三軸橢球擬合,分析了不同因素對計算結(jié)果的影響,并考察了暗暈所在的大尺度環(huán)境對暗暈中衛(wèi)星星系的空間分布的影響.得出以下結(jié)論:

(1)衛(wèi)星星系的樣本數(shù)量和選取方式對擬合橢球的軸比分布并沒有明顯的影響,不同大尺度環(huán)境中的軸比分布大致相同,但在計算時是否對衛(wèi)星星系的徑向分布進(jìn)行歸一化則會對結(jié)果產(chǎn)生較大影響,說明衛(wèi)星星系的空間分布的扁平程度由距離中心星系較遠(yuǎn)的衛(wèi)星星系主導(dǎo).

(2)在模擬中,類似銀河系那樣的扁平分布出現(xiàn)的幾率不超過10%.而當(dāng)選取的衛(wèi)星星系樣本質(zhì)量較大時,這種分布的出現(xiàn)幾率略有上升.

(3)絲狀結(jié)構(gòu)中的暗暈的擬合橢球的短軸更趨于與絲狀結(jié)構(gòu)的方向垂直,而片狀結(jié)構(gòu)中的暗暈的擬合橢球的短軸則更趨于與片狀結(jié)構(gòu)的法線方向平行,這種趨勢可能的產(chǎn)生原因是衛(wèi)星星系所在的次級結(jié)構(gòu)在進(jìn)入宿主暗暈時的位置和運動方向可能受到宿主暗暈所處的大尺度結(jié)構(gòu)的影響.

圖2 不同大尺度環(huán)境下,通過不同的樣本選取方式從模擬所得的暗物質(zhì)暈中選出的不同數(shù)量的衛(wèi)星星系樣本的擬合橢球的短軸與暗暈所在的大尺度結(jié)構(gòu)的方向之間的夾角的余弦值的分布.橫軸為夾角的余弦值,而縱軸為該余弦值對應(yīng)的暗暈所占的百分比.其中從上至下分別對應(yīng):(1)取13個樣本,未進(jìn)行歸一化;(2)取13個樣本,進(jìn)行歸一化;(3)取20個樣本,未進(jìn)行歸一化;(4)取20個樣本,進(jìn)行歸一化.從左至右分別對應(yīng)3種不同的樣本選取方式:(1)選取當(dāng)前質(zhì)量Mpre最大的若干個衛(wèi)星星系;(2)選取在落入宿主暗暈時的質(zhì)量Macc最大的若干個衛(wèi)星星系;(3)隨機(jī)選取.圖中的實線對應(yīng)只對絲狀結(jié)構(gòu)中的暗暈進(jìn)行統(tǒng)計得到的結(jié)果,點線對應(yīng)只對片狀結(jié)構(gòu)中的暗暈進(jìn)行統(tǒng)計得到的結(jié)果.Fig.2 The distribution of cosine of the angle between the large scale structure and minor axis of the fi tting ellipsoid of the satellite galaxies in di ff erent large scale structures with di ff erent numbers of samples chosen via di ff erent means.Thexaxis is the cosine,and theyaxis is the fraction of the halos. From top to bottom:(1)13 samples,unnormalized;(2)13 samples,normalized;(3)20 samples, unnormalized;(4)20 samples,normalized.From left to right:(1)choosing the most massive satellites at present;(2)choosing the most massive satellites at the time when they fell into the host halo;(3) choosing the satellites randomly.The solid line is for the result of the halos in the fi lament,and the dotted line is for the result of the halos in sheet.

我們的結(jié)論與Libeskind等[5]、Lovell等[8]的結(jié)論不同,在ΛCDM模型的宇宙學(xué)模擬中出現(xiàn)類似觀測中銀河系的衛(wèi)星星系那樣扁平的分布的幾率較低,這一結(jié)果支持了前文提到的Wang等[9]的觀點.但同時我們對模擬中出現(xiàn)的少數(shù)扁平的衛(wèi)星星系分布仍無法解釋其形成的根源.衛(wèi)星星系空間分布的擬合橢球的短軸與宿主暗暈所處的大尺度結(jié)構(gòu)的空間取向之間的相關(guān)性暗示著這種扁平分布的產(chǎn)生可能受到宿主暗暈所處的大尺度結(jié)構(gòu)的影響,這種影響是否存在可以通過進(jìn)一步研究這一方向的相關(guān)性的強(qiáng)弱是否會影響衛(wèi)星星系分布的扁平程度來進(jìn)行證實.同時宿主暗暈本身的形狀和空間取向也會對其中衛(wèi)星星系的分布產(chǎn)生一定影響,而這一影響可以通過統(tǒng)計衛(wèi)星星系空間分布的擬合橢球的軸比、短軸方向與宿主暗暈本身的軸比和空間方向之間是否存在相關(guān)性來進(jìn)行研究.

[1]朱維善.天文學(xué)報,2013,54:401

[2]韓家信.天文學(xué)報,2014,55:268

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A Study on the Spatial Distribution of Satellite Galaxies within Dark Matter Halos in an N-Body Numerical Simulation

LUO Chu-jia1,2
(1 Purple Mountain Observatory,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008) (2 University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049)

We fi tted the spatial distribution of satellite galaxies of the dark matter halos in N-body numerical simulation to a tri-axial ellipsoid,and then used the axial ratio of the fi tting ellipsoid to measure the fl atness of that distribution.By comparing the axial ratio distribution under di ff erent conditions,we analyzed how the number of samples,the way in which the samples are chosen,and whether the samples are normalized a ff ect the result,then we analyzed the correlation between the minor axis of the fi tting ellipsoid and the orientation of the large scale structure.We found that whether the sample were normalized will have a great impact on the result,the minor axes of the fi tting ellipsoid of the halos in fi lament tend to be perpendicular to the fi lament,and the minor axes of the fi tting ellipsoid of the halos in sheet tend to be parallel to the normal vector of sheet.

galaxies:groups:general,dark matter,methods:numerical

P157;

A

10.15940/j.cnki.0001-5245.2015.06.003

2015-04-20收到原稿,2015-05-12收到修改稿

?江蘇省杰出青年科學(xué)基金項目(BK20140050),科技部973項目(2015CM857003, 2013CB834900),國家自然科學(xué)基金項目(11333008,11173056)及中國科學(xué)院B類先導(dǎo)項目(XDB09010403)資助

?cjluo@pmo.ac.cn