[論文レビュー] The Significance of the Cosmic Virial Theorem

James G. Bartlett, Alain Blanchard|arXiv (Cornell University)|Jun 20, 1995

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、銀河の延長したハローをモデル化することで、宇宙のビリアル定理を再評価し、銀河対の相対速度分散に与える影響を評価する。局所的な銀河周辺の質量分布を適切に考慮した場合、平坦な宇宙が観測と整合することを示しており、銀河ハローの半径には約300 h⁻¹ kpcの下限が存在する。

ABSTRACT

We discuss the development and physics of the cosmic virial theorem and its traditional application as an indicator of the cosmic mean density. The standard result that the density must be sub-critical relies on the assumption that the galaxy three-point correlation function accurately describes the mass distribution around a typical pair of galaxies. To challenge this assumption, we develop a simple model of this mass distribution based on the extension of galactic halos. In such a model, one sees clearly the importance of the local mass distribution around pairs to the prediction of the galaxy pair-wise velocity dispersion. The model provides insight into the mechanics of the theorem and demonstrates that a flat universe is {\it consistent} with the observations. More generally, we conclude that the relative pair-wise velocity dispersion probes the mass clustered around galaxies and that the observations, viewed in this light, indicate a lower bound of $\sim 300\; h^{-1}$kpc on the radius of galactic halos.

研究の動機と目的

• 宇宙平均密度を推定する際の、伝統的な宇宙ビリアル定理の適用を再評価すること。
• 銀河対の質量分布を正確に反映するものとして、銀河の三重相関関数が妥当であるという仮定に疑問を呈すること。
• 延長した銀河ハローが、対速度分散の予測に与える影響を調査すること。
• 局所的な質量分布を適切にモデル化した場合、平坦な宇宙が観測データと整合するかどうかを検証すること。
• 速度分散の制約に基づいて、銀河ハローの半径に下限を設定すること。

提案手法

• 銀河対の周囲の質量分布を、銀河ハローの延長に基づいて単純なモデル化する。
• 質量が銀河の中心に限定されているのではなく、延長したハローに分布しているという仮定を採用する。
• この延長ハロー・モデルに基づいて、宇宙ビリアル定理を適用し、対速度分散を計算する。
• 予測された速度分散と観測データを比較することで、平坦な宇宙との整合性を検証する。
• 三重相関関数をハロー・モデルに統合し、質量分布の仮定における役割を評価する。
• 予測された速度分散と観測された速度分散の整合性を満たすために、ハロー半径に制約を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河の三重相関関数を質量分布の代理として仮定することは、宇宙平均密度の予測にどのような影響を与えるか？
• RQ2 延長した銀河ハローは、宇宙ビリアル定理における対速度分散の予測にどの程度影響を及ぼすか？
• RQ3 銀河対周辺の局所的質量分布を現実的にモデル化した場合、平坦な宇宙は観測データと整合するか？
• RQ4 速度分散の観測に基づいて、銀河ハローの半径にどの程度の下限を設定できるか？
• RQ5 ハローの延長を含めることで、宇宙論における宇宙ビリアル定理の解釈はどのように変化するか？

主な発見

• 標準的な宇宙ビリアル定理の適用は、低臨界密度の推定に至るが、これは三重相関関数が質量分布を正確に反映しているという仮定に依存している。
• 延長した銀河ハローを質量分布モデルに組み込むと、予測される対速度分散が増加し、観測データとの食い違いが軽減される。
• 局所的な質量分布を適切にモデル化した場合、平坦な宇宙は観測された対速度分散と整合することが判明した。
• モデルは、観測された速度分散と整合するため、銀河ハローの半径に約300 h⁻¹ kpcの下限を示唆している。
• 結果から、宇宙ビリアル定理は、宇宙の平均密度そのものよりも、銀河の周囲に集積した質量を調べるものであると示唆される。
• 本研究は、宇宙ビリアル定理の解釈とその宇宙論的意味を理解する上で、局所的質量分布の重要性を強調している。