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Rotation Curves in z ∼ 1–2 Star-forming Disks: Evidence for Cored Dark Matter Distributions
The Astrophysical Journal ( IF 4.8 ) Pub Date : 2020-10-15 , DOI: 10.3847/1538-4357/abb0ea
R. Genzel 1, 2 , S. H. Price 1 , H. bler 1 , N. M. Frster Schreiber 1 , T. T. Shimizu 1 , L. J. Tacconi 1 , R. Bender 1, 3 , A. Burkert 1, 3 , A. Contursi 1, 4 , R. Coogan 1 , R. L. Davies 1 , R. I. Davies 1 , A. Dekel 5 , R. Herrera-Camus 6 , M.-J. Lee 1 , D. Lutz 1 , T. Naab 7 , R. Neri 4 , A. Nestor 8 , A. Renzini 9 , R. Saglia 1, 3 , K. Schuster 4 , A. Sternberg 1, 8, 10 , E. Wisnioski 11, 12 , S. Wuyts 13
Affiliation  

We report high quality, H{\alpha} or CO rotation curves (RCs) to several Re for 41 large, massive, star-forming disk galaxies (SFGs), across the peak of cosmic galaxy evolution (z~0.67-2.45), taken with the ESO-VLT, the LBT and IRAM-NOEMA. Most RC41 SFGs have reflection symmetric RCs plausibly described by equilibrium dynamics. We fit the major axis position-velocity cuts with beam-convolved, forward modeling with a bulge, a turbulent rotating disk, and a dark matter (DM) halo. We include priors for stellar and molecular gas masses, optical light effective radii and inclinations, and DM masses from abundance matching scaling relations. Two-thirds or more of the z>1.2 SFGs are baryon dominated within a few Re of typically 5.5 kpc, and have DM fractions less than maximal disks ( =0.12). At lower redshift (z<1.2) that fraction is less than one-third. DM fractions correlate inversely with the baryonic angular momentum parameter, baryonic surface density and bulge mass. Inferred low DM fractions cannot apply to the entire disk & halo but more plausibly reflect a flattened, or cored, inner DM density distribution. The typical central 'DM deficit' in these cores relative to NFW distributions is ~30% of the bulge mass. The observations are consistent with rapid radial transport of baryons in the first generation massive gas rich halos forming globally gravitationally unstable disks, and leading to efficient build-up of massive bulges and central black holes. A combination of heating due to dynamical friction and AGN feedback may drive DM out of the initial cusps.

中文翻译:

z ∼ 1-2 恒星形成盘中的旋转曲线:核心暗物质分布的证据

我们报告了高质量的 H{\alpha} 或 CO 旋转曲线 (RCs) 到几个 Re 的 41 个大质量恒星形成盘状星系 (SFGs),跨越宇宙星系演化的峰值 (z~0.67-2.45),与 ESO-VLT、LBT 和 IRAM-NOEMA 一起使用。大多数 RC41 SFG 具有反射对称 RC,这似乎是由平衡动力学描述的。我们使用带凸起、湍流旋转盘和暗物质 (DM) 晕的光束卷积正向建模拟合主轴位置速度切割。我们包括恒星和分子气体质量的先验,光学有效半径和倾角,以及来自丰度匹配比例关系的 DM 质量。z>1.2 SFG 中三分之二或更多的重子在通常为 5.5 kpc 的几个 Re 内占主导地位,并且 DM 分数小于最大圆盘 (=0.12)。在较低的红移处 (z<1. 2) 该分数小于三分之一。DM 分数与重子角动量参数、重子表面密度和凸起质量成反比。推断出的低 DM 分数不能应用于整个圆盘和光晕,但更可能反映扁平或核心的内部 DM 密度分布。相对于 NFW 分布,这些岩心中典型的中央“DM 缺陷”是凸起质量的约 30%。这些观察结果与第一代巨大的富含气体的晕中重子的快速径向传输一致,形成了全球重力不稳定的圆盘,并导致了巨大的凸起和中心黑洞的有效积聚。由于动态摩擦和 AGN 反馈引起的加热的组合可能会将 DM 赶出最初的尖端。重子表面密度和膨胀质量。推断的低 DM 分数不能应用于整个圆盘和光晕,但更可能反映扁平或核心的内部 DM 密度分布。相对于 NFW 分布,这些岩心中典型的中央“DM 缺陷”是凸起质量的约 30%。这些观察结果与第一代巨大的富含气体的晕中重子的快速径向传输一致,形成了全球重力不稳定的圆盘,并导致了巨大的凸起和中心黑洞的有效积聚。由于动态摩擦和 AGN 反馈引起的加热的组合可能会将 DM 赶出最初的尖端。重子表面密度和膨胀质量。推断出的低 DM 分数不能应用于整个圆盘和光晕,但更可能反映扁平或核心的内部 DM 密度分布。相对于 NFW 分布,这些岩心中典型的中央“DM 缺陷”是凸起质量的约 30%。这些观察结果与第一代巨大的富含气体的晕中重子的快速径向传输一致,形成了全球重力不稳定的圆盘,并导致了巨大的凸起和中心黑洞的有效积聚。由于动态摩擦和 AGN 反馈引起的加热的组合可能会将 DM 赶出最初的尖端。相对于 NFW 分布,这些岩心中典型的中央“DM 缺陷”是凸起质量的约 30%。这些观察结果与第一代巨大的富含气体的晕中重子的快速径向传输一致,形成了全球重力不稳定的圆盘,并导致了巨大的凸起和中心黑洞的有效积聚。由于动态摩擦和 AGN 反馈引起的加热的组合可能会将 DM 赶出最初的尖端。相对于 NFW 分布,这些岩心中典型的中央“DM 缺陷”是凸起质量的约 30%。这些观察结果与第一代巨大的富含气体的晕中重子的快速径向传输一致,形成了全球重力不稳定的圆盘,并导致了巨大的凸起和中心黑洞的有效积聚。由于动态摩擦和 AGN 反馈引起的加热的组合可能会将 DM 赶出最初的尖端。
更新日期:2020-10-15
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