DARK MATTER HALOS IN NUMERICAL MODELS AT REDSHIFTS 0 ≤ z ≤ 9

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

For the numerical model in the range of redshifts \(0 \leqslant z \leqslant 9\), we examined the properties and evolution of dark matter haloes using a previously proposed method of compact analysis that allows separating the influence of random and regular factors on the main characteristics of the dark matter halo. In the investigated range of redshifts, a monotonic evolution of the average values of the basic parameters of small halo structures into a central massive object is observed through sequential hierarchical merging. These basic parameters include the circular velocity \( {{{v}}_{c}} \), the parameter \( {{w}_{c}} = {{{v}}_{c}}{\text{/}}r \), and the mass. In the range \(3 \leqslant z \leqslant 9\), the parameters evolve slowly, while in the range \(0 \leqslant z \leqslant 3\), they evolve rapidly. The evolution of the dark matter halos formed before reionization is characterized by a slow change in their average characteristics and the properties of the halo outskirts. The important role of early-formed massive structural elements is emphasized.

About the authors

Marek Demyanskii

Institute of theoretical physics, University of Warsaw; Department of Astronomy, Williams College

Author for correspondence.
Email: astrep@pleiadesonline.com
Poland, Warsaw; USA, Williamstown

Andrei Doroshkevich

P.N. Lebedev physical institute of Russian Academy of Sciences; National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: astrep@pleiadesonline.com
Russia, Moscow; Russia, Moscow

Tatiana Larchenkova

P.N. Lebedev physical institute of Russian Academy of Sciences

Email: astrep@pleiadesonline.com
Russia, Moscow

Sergey Pilipenko

P.N. Lebedev physical institute of Russian Academy of Sciences

Email: astrep@pleiadesonline.com
Russia, Moscow

References

  1. E. Komatsu, K. M. Smith, J. Dunkley, C. L. Bennett, et al., Astrophys. J. Suppl. 192, 18 (2011).
  2. P. A. R. Ade, N. Aghanim, M. Arnaud, M. Ashdown, et al., Astron. and Astrophys. 594, 13 (2016).
  3. N. Aghanim, Y. Akrami, M. Ashdown, J. Aumont, et al., Astron. and Astrophys. 641, id. A6 (2020).
  4. D. J. Eisenstein, I. Zehavi, D. W. Hogg, R. Scoccimarro, et al., Astrophys. J. 633, 560 (2005).
  5. A. Cuceu, J. Farr, P. Lemos, and A. Font-Ribera, J. Cosmology and Astroparticle Phys. № 10, id. 044 (2019).
  6. V. Bromm and N. Yoshida, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 49 (1), 373 (2011), arXiv:1102.4638 [astro-ph.CO].
  7. M. McQuinn, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 54, 313 (2016).
  8. J. Bullock and M. Boylan-Kolchin, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 55(1), 343 (2017).
  9. А. В. Засов, А. С. Сабурова, А. В. Хоперсков, С. А. Хо-персков, Успехи физ. наук 187 (1), 3 (2017).
  10. T. Naab and J. P. Ostriker, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 55, 59 (2017).
  11. J. Tumlinson, M. S. Peebles, and J. K. Werk, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 55(1), 389 (2017).
  12. R. Wechsler and J. Tinker, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 56, 435 (2018).
  13. P. Salucci, Astron. and Astrophys. Rev. 27 (1), id. 2 (2019).
  14. J. Zavala and C. S. Frenk, Galaxies 7 (4), 81 (2019).
  15. J. D. Simon, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 57, 375 (2019).
  16. I. de Martino, S. S. Chakrabarty, V. Cesare, A. Gallo, L. Ostorero, and A. Diaferio, Universe 6 (8), 107 (2020).
  17. L. Lovisari, S. Ettori, M. Gaspari, and P. A. Giles, Universe 7 (5), 139 (2021).
  18. S. Paduroiu, Universe 8 (2), 76 (2022).
  19. R. E. Angulo and O. Hahn, Liv. Rev. Computational Astrophys. 8 (1), id. 1 (2022).
  20. J. M. Bardeen, J. R. Bond, N. Kaiser, and A. S. Szalay, Astrophys. J. 304, 15 (1986).
  21. S. Chandrasekhar, Rev. Modern Physics 15 (1), 1 (1943).
  22. D. Lynden-Bell, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 136, 101 (1967).
  23. Ya. B. Zel’dovich, Astron. and Astrophys. 5, 84 (1970).
  24. А. Г. Дорошкевич, Астрон. журн. 57, 259 (1980).
  25. J. Fillmore and P. Goldreich, Astrophys. J. 281, 1 (1984).
  26. A. V. Gurevich and K. P. Zybin, Physics Uspekhi 38, 687 (1995).
  27. M. Demiański and A. G. Doroshkevich, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 306(4), 779 (1999).
  28. M. Demiański and A. G. Doroshkevich, Astron. and Astrophys. 422, 423 (2004).
  29. S. Hirano, N. Yoshida, Y. Sakurai, and M. S. Fujii, A-strophys. J. 855 (1), id. 17 (2018).
  30. W. H. Press and P. Schechter, Astrophys. J. 187, 425 (1974).
  31. J. R. Bond, S. Cole, G. Efstathiou, and N. Kaiser, Astrophys. J. 379, 440 (1991).
  32. R. K. Sheth and G. Tormen, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 329 (1), 61 (2002).
  33. R. K. Sheth, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 345 (4), 1200 (2003).
  34. R. K. Sheth and G. Tormen, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 350 (4), 1385 (2004).
  35. R. K. Sheth and G. Tormen, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 349 (4), 1464 (2004).
  36. J. Diemand, M. Kuhlen, and P. Madau, Astrophys. J. 667 (2), 859 (2007).
  37. M. Vogelsberger and S. White, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 413, 1419 (2011).
  38. A. Klypin, S. Trujillo-Gomez, and J. Primack, Astrophys. J. 740, id. 102 (2011).
  39. M. G. Walker, M. Mateo, E. W. Olszewski, J. Penarrubia, N. W. Evans, and G. Gilmore, Astrophys. J. 704 (2), 1274 (2009).
  40. M. S. Pawlowski, J. Pflamm-Altenburg, and P. Kroupa, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 423 (2), 1109 (2012).
  41. M. Demiański, A. G. Doroshkevich, S. Pilipenko, and S. Gottlober, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 414, 1813 (2011).
  42. J. Stücker, R. E. Angulo, O. Hahn, and S. D. M. White, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 509 (2), 1703 (2022).
  43. P. J. E. Peebles, Astrophys. J. 155, 393 (1969).
  44. А. Г. Дорошкевич, Астрофизика 6, 581 (1970).
  45. S. White, Astrophys. J. 286, 38 (1984).
  46. V. Springel, J. Wang, M. Vogelsberger, A. Ludlow, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 391, 1685 (2008).
  47. T. Ishiyama, Astrophys. J. 788, id. 27 (2014).
  48. M. Boylan-Kolchin, V. Springel, S. White, A. Jenkins, and G. Lemson, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 398, 1150 (2009).
  49. A. Klypin, G. Yepes, S. Gottloeber, F. Prada, and S. Hess, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 457, 4340 (2016).
  50. T. J. Armitage, D. J. Harnes, S. T. Kay, Y. M. Bahe, C. Dalla Vecchia, R. A. Crain, and T. Theuns, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 474 (3), 3746 (2018).
  51. J. Wang, S. Bose, C. Frenk, L. Gao, A. Jenkins, V. Springel, and S. D. M. White, Nature 585, 39 (2020).
  52. A. E. Bayer, A. Banerjee, and Yu. Feng, J. Cosmology and Astroparticle Phys. № 01, id. 016 (2021).
  53. B. Faure, F. Bournaud, J. Fensch, E. Daddi, M. Behrendt, A. Burkert, and J. Richard, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 502 (3), 4641 (2021).
  54. M. Demiański, A. Doroshkevich, T. Larchenkova, and S. Pilipenko, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 525(2), 1922 (2023).
  55. J. Shull, B. D. Smith, and C. W. Danforth, Astrophys. J. 759 (1), id. 23 (2012).
  56. J. A. S. Fortunato, W. S. Hipólito-Ricaldi, and M. V. dos Santos, arXiv:2307.04711 [astro-ph.CO] (2023).
  57. T. Lemos, R. S. Goncalves, J. C. Carvalho, and J. S. Alcaniz, arXiv:2307.06911 [astro-ph.CO] (2023).
  58. M. Ayromlou, D. Nelson, and A. Pillepich, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 524 (4), 5391 (2022), arXiv:2211.07659 [astro-ph.GA].
  59. B. Wang and J.-J. Wei, Astrophys. J. 944 (1), id. 50 (2023), arXiv:2211.02209 [astro-ph.CO].
  60. I. Labbe, P. van Dokkum, E. Nelson, R. Bezanson, et al., Nature 616(7956), 266 (2023).
  61. M. Xiao, P. Oesch, D. Elbaz, L. Bing, et al., arXiv:2309.02492 [astro-ph.GA] (2023).
  62. S. Fujimoto, R. Bezanson, I. Labbe, G. Brammer, et al., arXiv:2309.07834 [astro-ph.GA] (2023).
  63. C. T. Donnan, D. J. McLeod, R. J. McLure, J. S. Dunlop, A. C. Carnall, F. Cullen, and D. Magee, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 520 (3), 4554 (2023).
  64. D. J. McLeod, C. T. Donnan, R. J. McLure, J. S. Dunlop, et al., arXiv:2304.14469 [astro-ph.GA] (2023).
  65. N. Menci, M. Castellano, P. Santini, E. Merlin, A. Fontana, and F. Shankar, Astrophys. J. 938 (1), id. L5 (2022).
  66. M. Castellano, A. Fontana, T. Treu, E. Merlin, et al., Astrophys. J. 948 (2), id. L14 (2023).
  67. E. Di Valentino, L. A. Anchordoqui, O. Akarsu, Y. Ali-Haimoud, et al., Astroparticle Phys. 131, id. 102606 (2021), arXiv:2008.11283 [astro-ph.CO].
  68. E. Di Valentino, L. A. Anchordoqui, O. Akarsu, Y. Ali-Haimoud, et al., Astroparticle Phys. 131, id. 102605 (2021), arXiv:2008.11284 [astro-ph.CO].
  69. E. Di Valentino, L. A. Anchordoqui, O. Akarsu, Y. Ali-Haimoud, et al., Astroparticle Phys. 131, id. 102604 (2021), arXiv:2008.11285 [astro-ph.CO].
  70. L. A. Anchordoqui, E. Di Valentino, S. Pan, and W. Yang, J. High Energy Astrophys. 32, 28 (2021).
  71. W. Beenakker and D. Venhoek, arXiv:2101.01372 [astro-ph.CO] (2021).
  72. М. Демянский, А. Г. Дорошкевич, Т. Ларченкова, С. Пи-липенко, Астрон. журн. 99 (9), 719 (2022).
  73. J. F. Navarro, C. S. Frenk, and S. D. M. White, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 275 (3), 720 (1995).
  74. J. F. Navarro, C. S. Frenk, and S. D. M. White, Astrophys. J. 490 (2), 493 (1997).
  75. М. И. Демянский, А. Г. Дорошкевич, Т. И. Ларченкова, Письма в Астрон. журн. 48 (7), 475 (2022).
  76. М. И. Демянский, А. Г. Дорошкевич, Т. И. Ларченкова, Астрон. журн. 100(5), 395 (2023).
  77. M. Ramella, M. J. Geller, and J. P. Huchra, Astrophys. J. 384, 396 (1992).
  78. A. J. Kelly, A. Jenkins, A. Deason, A. Fattahi, R. J. J. Grand, R. Pakmor, V. Springel, and C. S. Frenk, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 514 (3), 3113 (2022).
  79. A. Doroshkevich, D. L. Tucker, S. Allam, and M. J. Way, Astron. and Astrophys. 418, 7 (2004).
  80. J. Sommer-Larsen, S. Gelato, and H. Vedel, Astrophys. J. 519 (2), 501 (1999).
  81. A. Chiti, A. Frebel, J. D. Simon, D. Erkal, et al., Nature Astron. 5, 392 (2021).
  82. A. Chiti, J. D. Simon, A. Frebel, A. B. Pace, A. P. Ji, and T. S. Li, Astrophys. J. 939 (1), id. 41 (2022).
  83. D. Makarov and I. Karachentsev, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 412 (4), 2498 (2011).
  84. M. Ginolfi, E. Piconcelli, L. Zappacosta, G. C. Jones, et al., arXiv:2208.03248 [astro-ph.GA] (2022).
  85. A. Boksenberg and W. L. W. Sargent, Astrophys. J. Suppl. 218 (1), id. 7 (2015), arXiv:1410.3784 [astro-ph.GA].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (102KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 М. Демянский, А. Дорошкевич, Т. Ларченкова, С. Пилипенко

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».