[論文レビュー] Halo collapse: virialization by shear and rotation in dynamical dark-energy models

Francesco Pace, C. Schimd+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 29, 2018

Geophysics and Gravity Measurements被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、ダイナミカルなダークエネルギーモデルにおける準拠状態の実現のため、球対称崩壊モデルにせん断および回転を組み込むことを拡張した。Einstein-de Sitterシミュレーションからの特異速度データを用いて、準拠状態の過密度Δ_virをキャリブレーションできることが示された。Δ_virはモデル間で10%から40%の範囲で変動し、質量に依存しないことが判明した。この結果は、ホール質量関数の推定に顕著な影響を与える。

ABSTRACT

We study the evolution of the virial overdensity $\Delta_{ m vir}$ for the $\Lambda$CDM and seven dynamical dark energy models by means of the extended spherical collapse model (SCM), in which the virialization process is naturally achieved by introducing shear and rotation. We generalise two approaches proposed in the literature and show that, regardless of the dark-energy model, the new virialization term can be calibrated on the peculiar velocity of the shell as measured from Einstein-de Sitter simulations. The two virialization recipes qualitatively reproduce the same features of the ordinary SCM, with a constant $\Delta_{ m vir}$ for the EdS model and time-varying for dark-energy models, but without any mass dependence. Depending on the actual description of virialization and on the dark energy model, the value of $\Delta_{ m vir}$ varies between 10 and 40 percent. As pivotal quantity in spherical overdensity algorithms, $\Delta_{ m vir}$ might fairly affect the halo mass function computed from $N$-body simulations and observed density fields.

研究の動機と目的

• ダイナミカルなダークエネルギー状況におけるより現実的な準拠状態の実現を実現するため、球対称崩壊モデルにせん断および回転を含める拡張を行う。
• Einstein-de Sitterシミュレーションからの特異速度データを用いて、複数のダークエネルギーモデルにわたるΔ_virのキャリブレーションを実施する。
• N体シミュレーションおよび観測密度場におけるホール質量関数への準拠状態の処理が与える影響を評価する。
• せん断および回転を含めた場合に、Δ_virが異なるダークエネルギーモデルにおいても質量に依存しないかを特定する。

提案手法

• 拡張された球対称崩壊モデル内において、2つの既存の準拠状態の処理法を一般化し、せん断および回転エネルギーの寄与を含める。
• Einstein-de Sitterシミュレーションからの特異速度測定値を基準として、新しい準拠状態項をキャリブレーションする。
• ΛCDMおよび7つのダイナミカルなダークエネルギーモデルに、拡張された球対称崩壊モデルを適用し、Δ_virの時間的変化を計算する。
• モデル間で得られたΔ_virの値を比較し、その時間依存性および大きさの範囲を評価する。
• キャリブレーション済みの準拠状態項を用いて、ホール質量関数の計算への影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 球対称崩壊モデルにせん断および回転を含めることで、ダイナミカルなダークエネルギーモデルにおける準拠状態の過密度Δ_virにどのような影響を与えるか？
• RQ2 Einstein-de Sitterシミュレーションからの特異速度データを用いて、異なるダークエネルギーモデルにわたる準拠状態項を一貫してキャリブレーション可能か？
• RQ3 せん断および回転を含めた準拠状態プロセスにおいて、準拠状態の過密度Δ_virは質量に依存しないか？
• RQ4 新しい準拠状態処理法のもとで、ΛCDMおよびダイナミカルなダークエネルギーモデル間でΔ_virの変動範囲はどの程度か？

主な発見

• せん断および回転を球対称崩壊モデルに組み込むことで、恣意的な仮定を必要としない自然な準拠状態プロセスが可能になる。
• Einstein-de Sitterシミュレーションからの特異速度データを用いてΔ_virがキャリブレーションされ、異なるダークエネルギーモデル間で一貫性を示した。
• Δ_virはモデルおよび準拠状態処理法に応じて10%から40%の範囲で変動し、質量依存性は認められなかった。
• 拡張モデルは標準的な球対称崩壊モデルの定性的な振る舞いを再現しており、Einstein-de SitterモデルではΔ_virが一定であり、ダークエネルギーモデルでは時間的に変化する。
• 球対称過密度アルゴリズムにおけるΔ_virの中心的役割は、その変動がシミュレーションおよび観測からのホール質量関数推定に顕著な影響を与える可能性を示唆する。