Résumé - Un modèle semi-analytique pour les effets des perturbations granulaires de matière noire floue sur le mouvement orbital

Un modèle semi-analytique pour les effets des perturbations granulaires de matière noire floue sur le mouvement orbital

2025-07-10 17:42:36

{"Yu Zhao","Andrew Benson","Xiaolong Du"}

{astro-ph.CO}

Ce document présente un modèle semi-analytique pour étudier les effets des grains de matière noire floue (FDM) sur le mouvement orbital des sous-galaxies à l'intérieur des halos galactiques. La FDM est un modèle théorique de matière noire composée d'ultra-légers bosons, qui peuvent présenter un comportement ondulatoire et une dynamique cohérente en raison de leurs longues longueurs d'onde de de Broglie. Cette nature ondulatoire conduit à des fluctuations de densité, ou "grains", à l'intérieur des halos FDM, ce qui peut perturber les orbites des sous-galaxies et d'autres corps en orbite. Les auteurs proposent un cadre alternatif aux simulations et modèles statistiques précédents en représentant les perturbations sous forme de série de Fourier avec des coefficients aléatoires. Cela permet d'étudier les effets des grains sur des orbites individuelles plutôt que sur des populations. Le modèle est étendu aux sous-galaxies de taille finie, identifiant une échelle de longueur critique en dessous de laquelle les sous-galaxies se comportent comme des particules de masse ponctuelle. Les sous-galaxies plus grandes montrent des perturbations supprimées par les grains en raison de leurs profils de masse étendus. Les auteurs valident leur modèle de taille finie en utilisant FDM-Simulator, qui isole les accélérations de grains et confirme leurs effets statistiques sur la dynamique des sous-galaxies. Les principales découvertes incluent : - Particules de masse ponctuelle : Le modèle réussit à reproduire l'évolution orbitale des particules de masse ponctuelle dans les halos FDM, en tenant compte des effets des perturbations de grains et de la friction dynamique. - Sous-galaxies de taille finie : Le modèle montre que les sous-galaxies plus grandes subissent une accélération de grains réduite en raison de leur distribution de masse étendue, tandis que les sous-galaxies plus petites se comportent plus comme des particules de masse ponctuelle. - FDM-Simulator : Le cadre de simulation permet une analyse statistique efficace de la dynamique des sous-galaxies dans les halos FDM, offrant un outil précieux pour comprendre les effets des perturbations de grains. - Effets des grains sur les sous-galaxies : L'importance relative des accélérations de grains diminue avec l'augmentation de la masse des sous-galaxies et des halos hôtes, mettant en évidence la dominance de l'accélération lisse dans les halos hôte massifs. Dans l'ensemble, l'étude fournit un cadre complet pour comprendre les effets des perturbations de grains sur la dynamique des sous-galaxies dans les halos FDM, offrant un outil précieux pour comparer la FDM avec d'autres modèles de matière noire et explorer les implications de la FDM pour la formation et l'évolution des galaxies.