Dr. Pengfei Li

Die größte bekannte Probe von Halos aus dunkler Materie

Während meiner Promotion konzentriert sich meine Forschung auf das Testen und Einschränken verschiedener Dunkler-Materie-Modelle. Ich habe die Rotationskurven von 175 späten Galaxien aus der Datenbank Spitzer Photometry & Accurate Rotation Curves (SPARC) untersucht. Die SPARC-Probe ist ein guter Vertreter von Galaxien des späten Typs, die von Zwerggalaxien bis hin zu großen Spiralgalaxien, gasarmen bis gasreichen Galaxien reichen. Mit dieser Probe habe ich die größte bekannte Probe von Halos aus Dunkler Materie gebaut, insofern mit 2100 Rotationskurvenanpassungen unter Verwendung von sieben gängigen Halo-Modellen (lesen Sie das Papier hier). Unter Verwendung dieses Halo-Katalogs fand ich heraus, dass die Volumendichte von Halos aus dunkler Materie für massearme und massereiche Galaxien nahezu konstant ist (lesen Sie den Artikel hier). Ich habe auch eine empirische Beziehung zwischen Halo-Masse und HI-Linienbreite hergestellt. Die HI-Linienbreite ist leicht zu beobachten, daher habe ich die empirische Beziehung verwendet, um die Halo-Masse für die HIPASS-Probe abzuleiten, und die Halo-Massenfunktion der dunklen Materie gemessen (lesen Sie das Papier hier). Mein Halo-Katalog kann als Quelle für die Halo-Masse verwendet und mit Simulationen verglichen werden.

Außerdem habe ich anhand der SPARC-Probe festgestellt, dass die statistisch ermittelte RAR (Radialbeschleunigungsbeziehung) auch für einzelne Galaxien gilt, wenn die Unsicherheiten in Bezug auf Galaxienentfernung, Scheibenneigungen und stellare Masse-zu-Licht-Verhältnisse richtig berücksichtigt werden. Der RAR ist eine enge Beziehung, die besagt, dass die beobachtete Gesamtbeschleunigung genau der Beschleunigung aus baryonischen Verteilungen entspricht. Mein Befund impliziert, dass die Gesamtdynamik die baryonischen Verteilungen genau „kennt“, also muss die Verteilung von Teilchen der Dunklen Materie und Baryonen stark korreliert sein (lesen Sie das Papier hier).

Wechselwirkung zwischen Dunkler Materie und Baryonen

In den zwei Jahren nach meiner Promotion erfand ich einen neuen Ansatz zum Anpassen von Rotationskurven, indem ich das Zusammenspiel zwischen dunkler Materie und Baryonen einbezog (lesen Sie die Arbeit hier). Baryonische Scheiben sollen die Struktur von Halos aus dunkler Materie beeinflussen, was bei der Anpassung von Rotationskurven lange Zeit vernachlässigt wurde. Infolgedessen befinden sich die am besten passenden Halos aus dunkler Materie im Allgemeinen nicht im dynamischen Gleichgewicht mit eingebetteten Baryonen. Ich habe die Halo-Antwort auf das Gravitationspotential von Baronen numerisch berechnet und in die Rotationskurvenanpassung implementiert. Auf diese Weise passen wir komprimierte Halos an beobachtete Rotationskurven an und es garantiert das dynamische Gleichgewicht der endgültigen Konfiguration. Mit dem neuen Ansatz stellte ich fest, dass die anfänglichen NFW-Halos spitzer werden, was selbst für massereiche Galaxien problematisch ist.

Das Zusammenspiel zwischen dunkler Materie und Baryonen legt auch nahe, dass man Galaxien nicht bauen kann, indem man jede Komponent (baryonische Scheibe und Halo aus dunkler Materie) separat aufstellt. Diese einfache Konfiguration kann nicht im dynamischen Gleichgewicht bleiben und existiert daher in der Realität nicht. Sobald die gegenseitige Gravitationswechselwirkung berücksichtigt wird, weichen die semi-empirisch gebauten Galaxien systematisch von den beobachteten Beziehungen ab (lesen Sie das Papier hier).

Dynamik von Galaxienhaufen mit Galaxienkinematik

Seit ich am AIP bin, arbeite ich an der Dynamik von Galaxienhaufen. Ich schlage vor, die Galaxienkinematik zu verwenden, um das Gravitationspotential von Haufen zu verfolgen (lesen Sie das Papier hier). Neben Röntgengas (hydrostatisches Gleichgewicht) und vorbeiziehenden Photonen (Gravitationslinseneffekt) ist dies der dritte Tracer. Ich bin der eROSITA-Kollaboration und der SDSS-V-Kollaboration beigetreten. eROSITA ist ein Weltraum-Röntgenteleskop für die Himmelsdurchmusterung, das erweiterte Beobachtungen in Bezug auf Chandra, XMM-Newton und ROSAT ermöglicht. Es hat etwa 20.000 Galaxienhaufen und -gruppen beobachtet, wobei die erste formelle Datenveröffentlichung für Mai/Juni 2023 erwartet wird. SDSS-V ist die neueste Generation, die auf eine Vermessung des gesamten Himmels abzielt. Sein Black Hole Mapper liefert die optischen Beobachtungen, die fast das gesamte eROSITA-Feld abdecken. Sein erster Datensatz (DR18) wurde im Januar 2023 veröffentlicht. Ich kombiniere die optischen Daten von SDSS-V und Röntgendaten von eROSITA, um den dynamischen Status von Galaxienhaufen zu untersuchen, die Entstehung und Entwicklung zu studieren und Modelle der Dunklen Materie zu testen sowie alternative Gravitationstheorien.