плотность гало темной материи

tl;dr Ответ основан на мнении, но выбор профиля NFW, вероятно, никого не оскорбит.

Псевдоизотермический профиль

Существует много более или менее физически мотивированных функциональных форм профиля плотности гало темной материи. Псевдоизотермическая сфера представляет собой менее нефизический профиль, чем простой изотермический профиль (который нефизичен в центре и имеет расходящуюся интегральную массу для$r\rightarrow\infty$). Он хорошо согласуется с кривыми вращения в оптическом диске галактик, но не с распределением света.

Профиль NFW

Возможно, самым популярным профилем является профиль NFW (Navarro, Frenk, & White 1996 ; 1997 ) — в общей сложности около 13 000 цитирований, эти две статьи входят в число самых цитируемых статей по астрофизике за всю историю. Его популярность, вероятно, частично из-за его простоты. На самом деле это не физически мотивировано, а просто оказалось, что оно хорошо подходит для численного моделирования.

Профиль Эйнасто

Однако последующие симуляции N тел с более высоким разрешением ( Наварро и др., 2004 ; Хаяши и Уайт, 2008 ; Гао и др., 2008 ; Спрингел и др., 2008 ) показали небольшие, но систематические отклонения от профиля NFW, которые моделируются более точно. с профилем Эйнасто (1965) :

$$\rho(r)=\rho_{-2} \exp \left[\frac{-2}{\alpha}\left\{\left(\frac{r}{r_{-2}}\right)^{\alpha}-1\right\}\right],$$ где$r_{-2}$радиус, при котором наклон профиля$-2$,$\rho_{-2} = \rho(r_{-2})$, и$\alpha$является подходящим параметром с наилучшими значениями, которые обычно лежат в диапазоне$[0.12,0.25]$, увеличиваясь с массой гало.

Однако, поскольку здесь тоже не так много физики, а эта форма более сложная, профиль NFW, по-видимому, остается предпочтительным профилем для большинства людей.

Другие профили

Многие профили могут быть записаны в виде двойных степенных законов.

$$\rho(r)=\rho_{0}\left(\frac{r}{r_{0}}\right)^{-\gamma}\left[1+\left(\frac{r}{r_{0}}\right)^{\alpha}\right]^{(\gamma-\beta) / \alpha},$$ где параметры$\alpha$,$\beta$, и$\gamma$может принимать различные значения (табл. 5.1 из Mo et al. 2010 ): $$\begin{array}{lll} \hline \hline (\alpha, \beta, \gamma) & \text{Name} & \text{Reference} \\ \hline(1,3,1) & \text{NFW profile} & \text{Navarro et al. (1997)} \\ (1,4, \gamma) & \text{Dehnen profile} & \text{Dehnen (1993)} \\ (1,4,1) & \text{Hernquist profile} & \text{Hernquist (1990)} \\ (1,4,2) & \text{Jaffe profile} & \text{Jaffe (1983)} \\ (2,2,0) & \text{Modified isothermal sphere} & \text{Sackett & Sparke (1990)} \\ (2,3,0) & \text{Modified Hubble profile} & \text{Binney & Tremaine (1987) }\\ (2,4,0) & \text{Perfect sphere} & \text{de Zeeuw (1985)} \\ (2,5,0) & \text{Plummer sphere} & \text{Plummer (1911)} \\ \hline \hline \end{array}$$ На малых и больших радиусах$\rho$пропорциональна$r-\gamma$и$r-\beta$, соответственно, в то время как$\alpha$придает остроту излому.

Некоторые профили лучше описывают внутреннюю структуру, некоторые лучше описывают дальше, некоторые лучше, когда вы включаете газ и т. д. Что вы выберете, зависит от вашей конкретной проблемы и вашего настроения.