[논문 리뷰] Mass distribution and accretion of sub-halos

Yun Li, H. J. Mo|ArXiv.org|2009. 08. 03.

Satellite Image Processing and Photogrammetry인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 냉각 암흑물질 홀로의 다양한 융합 유형에서의 미발달 준핵질량함수(USMF)를 분석하기 위해 밀레니엄 시뮬레이션을 사용한다. 주경로 융합과 모든 조상 준핵의 USMF는 주 홀로 질량이나 적색편이에 관계없이 보편적임을 확인하였으며, 생존 준핵은 tidal 붕괴로 인해 비보편적 USMF를 보이며, 군집 크기의 홀로에서는 최대 30%가 준준핵이 되고, 주로 저적색편이(z < 1)에서 융합된다.

ABSTRACT

We use the "Millennium Simulation" to study the mass function of accreted sub-halos during merger events in the dark halo assembly history. Our study includes three kinds of sub-halo mergers: (1) mergers that happen to the main progenitor of dark halos; (2) mergers that happen on the entire merging history tree of dark halos; and (3) mergers that leave identifiable sub-halos in present-day dark halos. We estimate the unevolved sub-halo mass functions (USMFs), for which sub-halo masses are measured at the times of their accretion. For sub-halos that merge into the main branch of a present-day dark halo, their USMF can be well described by a universal functional form, in excellent agreement with previous results. The same conclusion can also be reached for the USMF of all progenitors that have merged to become sub-halos during the entire halo merging history. In both cases, the USMFs are also independent of the redshift of host halos. Due to tidal disruption, only a small fraction of the accreted halos survive as sub-halos identifiable in the present-day dark halos. In cluster-sized halos, about 30% of the survived sub-halos are sub-subhalos, and this fraction decreases with decreasing halo mass. For given halo and sub-halo masses, the accretion time has very broad distribution, but the survived sub-halos are all accreted quite recently.

연구 동기 및 목표

• 어둠의 홀로 형성 과정 동안 융합된 준핵의 미발달 준핵질량함수(USMF)를 정량화하고, 주경로 융합, 모든 조상 준핵 융합, 생존 준핵의 세 가지 융합 유형을 중심으로 분석한다.
• USMF가 주 홀로 질량이나 적색편이에 의존하는지 여부를 확인하여, 은하 형성 모델에서의 가정을 도전한다.
• tidal 붕괴가 현재 시점의 홀로에서 관측 가능한 준핵 인구를 형성하는 데 미치는 영향을 조사한다.
• 융합 적색편이의 통계적 분포와 생존 준핵 중 준준핵의 비율을 평가한다.
• 특히 홀로 융합력사와 준핵 통계에 의존하는 은하 진화 모델에 미치는 영향을 평가한다.

제안 방법

• 밀레니엄 시뮬레이션의 고해상도 N-body 시뮬레이션 데이터를 활용해, 모든 조상 트리에 걸쳐 준핵 융합 역사를 추적한다.
• 준핵 융합 시점의 질량(미발달 질량)을 측정하여, 다양한 융합 유형의 미발달 준핵질량함수(USMF)를 구성한다.
• 확률분포함수(PDF)를 적용하여 준핵 융합의 적색편이 분포를 분석하며, 반수의 준핵이 융합되는 중앙 적색편이를 포함한다.
• 준핵의 융합 경로에 따라 분류: 주경로 대비 지점지점, 그리고 tidal 붕괴를 견디는지 여부를 구분한다.
• 10^12.1에서 10^14.5 h⁻¹ M☉까지 다양한 주 홀로 질량과 적색편이에서 USMF를 비교하여 보편성 여부를 시험한다.
• 통계적 분석을 통해 생존 준핵 중 준준핵의 비율과 주 홀로 질량에 대한 의존성을 정량화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어둠의 홀로 주경로에 융합된 준핵의 미발달 준핵질량함수(USMF)는 주 홀로 질량과 적색편이에 관계없이 보편적인가?
• RQ2 홀로 전체 형성 역사 동안 융합된 모든 준핵의 USMF도 주 홀로 성질과 관계없이 보편적인 형태를 따르는가?
• RQ3 tidal 붕괴는 생존 준핵 인구에 어떤 영향을 미치며, 그 중 몇 퍼센트가 준준핵(즉, 준핵의 준핵)인가?
• RQ4 준핵 융합의 적색편이 분포는 어떻게 되며, 특히 현재까지 생존하는 준핵의 경우, 특정 시기(특정 적색편이)에 융합되는 경향이 있는가?
• RQ5 특히 준핵 질량과 융합 시점이 주 홀로 질량과 융합력사에 따라 어떻게 변하는가? 이는 다양한 주 홀로 질량과 융합력사에서 어떻게 달라지는가?

주요 결과

• 어둠의 홀로 주경로에 융합된 준핵의 미발달 준핵질량함수(USMF)는 주 홀로 질량과 적색편이에 관계없이 보편적이며, 이는 이전 결과를 확인한다.
• 홀로 전체 형성 역사 동안 융합된 모든 준핵의 USMF 역시 보편적이며, 주 홀로 질량이나 적색편이에 의존하지 않는다.
• 최종 주 홀로 질량의 1% 또는 0.1%인 준핵의 경우, 주경로가 아닌 지점지점을 통해 융합된 준핵의 수가 비슷하거나 두 배 정도로, 비주조상 준핵의 기여가 크다는 것을 시사한다.
• 생존 준핵의 USMF는 tidal 붕괴로 인해 비보편적이다. 군집 크기의 홀로(10^14.5 h⁻¹ M☉)에서는 생존 준핵의 최대 30%가 준준핵이며, 이 비율은 주 홀로 질량이 감소함에 따라 감소한다.
• 비록 준핵 융합이 넓은 적색편이 범위를 가진다 하더라도, 생존 준핵은 주로 저적색편이(z < 1)에서 융합되며, 이는 역학적 진화에서 강한 선택 효과를 반영한다.
• 주어진 주 홀로와 준핵 질량에서 융합 적색편이는 매우 넓은 분포를 보이며, 전체적인 계층적 경향에도 불구하고 준핵의 유입은 확률적 성격을 띤다는 것을 강조한다.