Problème de halo cuspy - Cuspy halo problem

Le problème du halo cuspy (également connu sous le nom de problème core-cusp ) fait référence à un écart entre les profils de densité de matière noire inférés des galaxies de faible masse et les profils de densité prédits par les simulations cosmologiques à N corps . Presque toutes les simulations forment des halos de matière noire qui ont des distributions de matière noire « cuspides », avec une densité augmentant fortement à de petits rayons, tandis que les courbes de rotation de la plupart des galaxies naines observées suggèrent qu'elles ont des profils de densité de matière noire centraux plats (« cœurs »).

Plusieurs solutions possibles au problème cœur-cuspide ont été proposées. De nombreuses études récentes ont montré que l'inclusion de la rétroaction baryonique (en particulier la rétroaction des supernovae et des noyaux galactiques actifs ) peut « aplatir » le noyau du profil de matière noire d'une galaxie, car les sorties de gaz induites par la rétroaction produisent un potentiel gravitationnel variable dans le temps qui transfère de l'énergie à les orbites des particules de matière noire sans collision. D'autres travaux ont montré que le problème noyau-cuspide peut être résolu en dehors du paradigme le plus largement accepté de la matière noire froide (CDM) : les simulations avec de la matière noire chaude ou à interaction automatique produisent également des noyaux de matière noire dans les galaxies de faible masse. Il est également possible que la distribution de matière noire qui minimise l'énergie du système ait un profil de densité de matière noire central plat.

Résultats de la simulation

Selon WJG de Blok "La présence d'une cuspide au centre des halos CDM est l'un des résultats les plus anciens et les plus forts dérivés des simulations cosmologiques à N corps." Les simulations numériques pour la formation de la structure CDM prédisent certaines propriétés de la structure qui sont en conflit avec les observations astronomiques.

Observations

Les écarts vont des galaxies aux amas de galaxies. "Le principal qui a attiré beaucoup d'attention est le problème du halo cuspy, à savoir que les modèles CDM prédisent des halos qui ont un noyau à haute densité ou qui ont un profil interne trop raide par rapport aux observations."

Solutions potentielles

Le conflit entre les simulations numériques et les observations astronomiques crée des contraintes numériques liées au problème noyau/cuspide. Les contraintes observationnelles sur les concentrations de halo impliquent l'existence de contraintes théoriques sur les paramètres cosmologiques. Selon McGaugh , Barker et de Blok, il pourrait y avoir 3 possibilités de base pour interpréter les limites de concentration de halo déclarées par eux ou par quelqu'un d'autre :

  1. "Les halos MDP doivent avoir des cuspides, de sorte que les limites énoncées tiennent et fournissent de nouvelles contraintes sur les paramètres cosmologiques."
  2. "Quelque chose (par exemple la rétroaction, les modifications de la nature de la matière noire) élimine les cuspides et donc les contraintes sur la cosmologie."
  3. "L'image de la formation de halo suggérée par les simulations CDM est fausse."

Une approche pour résoudre le problème du noyau de cuspide dans les halos galactiques consiste à considérer des modèles qui modifient la nature de la matière noire ; les théoriciens ont considéré la matière noire chaude , floue , à interaction automatique et méta-froide , entre autres possibilités. Une solution simple pourrait être que la distribution de matière noire qui minimise l'énergie du système ait un profil de densité de matière noire central plat.

Voir également

Les références