Динамика тёмной матери в центрах галактик

• Автор: Васильев, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил.

Используемые обозначения и переменные

1 Тёмная и барионная материя в галактиках. Обзор литературы

1.1 Начальная структура гало тёмной материи

1.2 Барионное сжатие

1.3 Строение ядра галактики

1.4 Эволюция распределения звёзд и тёмной материи в окрестности центральной чёрной дыры

2 Начальные условия и барионное сжатие

2.1 Параметры распределения и движения звёзд и тёмной материи

2.1.1 Две модели функции распределения тёмной материи

2.1.2 Анизотропия скоростей частиц тёмной материи

2.1.3 Функция распределения звёзд

2.1.4 Параметры движения
2.2 Барионное сжатие
2.2.1 Степень сжатия
2.2.2 Тёмная материя в ядре нашей Галактики
2.2.3 Изменение показателя анизотропии скоростей
3 Взаимодействие тёмной материи со звёздами ядра галактики и чёрной дырой
3.1 Уравнение диффузии

3.1.1 Орбитально-усреднённое уравнение
3.1.2 Выбор переменных
3.2 Коэффициенты диффузии
3.2.1 Коэффициенты диффузии для балджа
3.2.2 Коэффициенты диффузии для области влияния чёрной дыры
3.3 Граничные условия для уравнения диффузии
3.4 Начальные условия
4 Эволюция распределения тёмной материи
4.1 Одномерное приближение - диффузия по моменту
4.1.1 Диффузия в модели Б
4.1.2 Диффузия в модели А
4.2 Одномерная диффузия по энергии
4.2.1 Диффузия в области балджа
4.2.2 Влияние кулоновской области
4.3 Решение полного двумерного уравнения
4.3.1 Особенности двумерной диффузии
4.3.2 Интегрирование двумерного уравнения диффузии
4.3.3 Варианты расчёта
4.3.4 Поглощение тёмной материи чёрной дырой
4.3.5 Нагрев тёмной материи звёздами
4.3.6 Эволюция пространственной плотности тёмной материи
4.3.7 Аннигиляция тёмной материи
4.3.8 Детектирование аннигиляционного излучения
Заключение
Список литературы

В настоящее время считается доказанным, что большую часть материи во Вселенной составляет так называемая тёмная материя [1]. Её вклад в полную плотность энергии во Вселенной оценивается в 23%, в то время как вклад обычной (барионной) материи составляет не более 5% (остальное приходится на долю так называемой тёмной энергии) [2]. Наиболее вероятно, что холодная (нерелятивистская) тёмная материя состоит в основном из ещё не открытых элементарных частиц, чрезвычайно слабо взаимодействующих с барионным веществом и друг с другом [3]. Тем не менее, поскольку основным видом взаимодействия во Вселенной в больших масштабах является гравитация, которой подвержены все виды материи, тёмная материя играет определяющую роль в формировании структуры Вселенной.
По современным представлениям, первоначальные малые флуктуации плотности вещества из-за гравитационной неустойчивости приводят к образованию наблюдаемого ныне сложного пространственного распределения материи. Поскольку тёмная материя является основной по массе компонентой вещества, то первоначальная структура обусловлена именно эволюцией распределения тёмной материи. В целом картина эволюции следующая: возмущения различных пространственных масштабов растут по амплитуде и при достижении некоторого критического значения превышения плотности над средним её значением переходят на нелинейную стадию развития и формируют гравитационно связанные объекты (гало). Эти объекты различных масштабов образуют сложную иерархическую структуру, сливаются между собой и дают основу для формирования видимых объек-

Также отметим, что выражения для 1Иар согласуются с полученными в [58]. В частности, 1Ч!1Ь оказывается практически независящим от энергии и момента частицы и равен 0.4бС?М*сг1пЛ.
Коэффициенты диффузии V^ в координатах {<5, /?} выглядят следующим образом:
/ 2/3
VQQ,Ь = ЯЩГ(Я)(Д) Я^1ЕЕ(В) , (3.16а)
= яа/ад(|^)2/!с1/зй[1Ег,(д)-21ЕЕ(д)]. (злбь)
/ /- 2/3
©яя.ь = ЯВДЧ(^) С-г/3Д[2Д(1ЕЕ(Д)-1ЕЛ(Д)) + еЬЦД)].
3.2.2 Коэффициенты диффузии для области влияния чёрной дыры
Определим теперь коэффициенты для области кулоновского потенциала, ограничившись практически важным случаем 7С = 3/2. В этом случае, согласно (2.18), функция распределения звёзд не зависит от энергии и равна (для Е, < Фд).
(В') = -В'ДС, (3.17)
С„/2Щ,х) = С„ ^0-1).
Усреднение по орбите представляется как
2 [х+ йхх /n1,o^
°е=*1_ Дх+-х)(х-л_) ( ' ’
Здесь £± = |(1 ± /1 - /?) - корни уравнения уг(х) = 0 (2.21а). Вычисление коэффициентов К'аВ даёт
К'ЕЕ = НРо(-Е')2{^-1)- (3.19) „ „ (СМдд)2
“ Н С^2Ё'