| 题名 | 星系中黑洞附近的暗物质分布及其应用 |
| 作者 | 唐美荣 |
| 答辩日期 | 2021-07-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 王建成 |
| 关键词 | 暗物质分布 黑洞 Rastall引力 理想流体暗物质 LSB星系 |
| 其他题名 | The distribution of dark matter near black holes in galaxies and its applications |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 英文摘要 | 暗物质问题是当今天文学与物理学最受关注的问题之一，自从20世纪30年代Zwicky提出在星系团中可能存在暗物质以来，越来越多的观测证据表明暗物质的存在，比如星系的旋转曲线、椭圆星系的质光比与宇宙大尺度结构等。因此人们提出了冷暗物质模型并对这些观测证据进行了解释。然而，近些年来，越来越多的小尺度观测与冷暗物质模型相违背，这使得在星系核心与大质量黑洞附近的暗物质分布更加受人关注。在这个工作中，我们主要研究如下问题：一是以黑洞附近暗物质的幂律分布为基础，利用低表面亮度（LSB）星系数据限制Rastall引力理论；二是利用中等质量比旋进（IMRI）系统离心率的增强效应来限制暗物质尖峰分布；三是以理想流体暗物质模型为基础，研究同时包含黑洞与暗物质分布的密度轮廓，并利用LSB星系数据对其进行检验。我们的主要结果如下：（1）以黑洞附近暗物质分布的幂律形式为基础，利用LSB星系旋转曲线限制Rastall引力模型，从而对强引力场下的能动张量守恒定律进行研究。我们发现，不同LSB星系的Rastall参数取值有一定的差别，这表明Rastall参数不是引力的普适常数；按照前人的讨论，这样的结果只能将Rastall引力参数解释为物质分配参数。因此，Rastall引力理论与广义相对论等价，能动张量守恒定律在强引力场下是经得住检验的。（2）我们推广了Yue等人的工作，研究了IMRI系统中更加普遍的暗物质尖峰分布对离心率增强效应的影响，并计算了不同中心黑洞质量对离心率的影响，我们还对暗物质尖峰与暗物质晕情形进行了对比。我们发现，考虑更加普遍的暗物质尖峰分布对离心率增强效应的影响与Yue等人的结果区别很小，这个区别在IMRI系统的引力波测量中很难表现出来；中心黑洞质量的改变对离心率的影响比较大，当黑洞质量约为$10^{3} M_{\odot}$时，暗物质对离心率增强效应比较显著，当黑洞质量增加到约$10^{5} M_{\odot}$时，暗物质对离心率的影响变得非常小；相比于暗物质尖峰来说，暗物质晕对离心率增强效应的影响需要在更远的距离上才能体现出来，而这为观测增加了难度。（3）将暗物质近似为理想流体暗物质，通过选择合适的状态方程，得到了符合观测的暗物质分布轮廓。按照观测，星系核心的暗物质密度接近于均匀分布，这与冷暗物质模型的结果相违背，因而寻找包含均匀核的暗物质分布便是一个有趣的课题。在这个模型中，通过对理想流体暗物质状态方程的选择，我们发现在理想流体暗物质中可以同时包含星系中心是暗物质均匀核，外侧的暗物质为幂律分布，同时还可以得到伪等温晕（PI）分布等，这些分布能较好地拟合LSB星系的旋转曲线。总之，我们对黑洞附近的暗物质分布进行了相关研究，我们的研究有助于对暗物质模型的理解。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 天文学 ; 天体物理学 ; 高能天体物理学 ; 星系与宇宙学 |
| 页码 | 103 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25503]  |
| 专题 | 云南天文台_高能天体物理研究组 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 唐美荣. 星系中黑洞附近的暗物质分布及其应用[D]. 北京. 中国科学院大学. 2021. |
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