尖端ハロー問題

カッスピーハロー問題（コアカッスピー問題とも呼ばれる）は、低質量銀河の推定された暗黒物質密度プロファイルと宇宙論的N体シミュレーションによって予測された密度プロファイルとの間の食い違いである。ほぼすべてのシミュレーションは、小さな半径で密度が急激に増加する「カッスピー」な暗黒物質分布を持つ暗黒物質ハローを形成するが、観測されたほとんどの矮小銀河の回転曲線は、それらが平坦な中心暗黒物質密度プロファイル（「コア」）を持つことを示唆している。^{[1] [2]}

コアカスプ問題には、いくつかの解決策が提案されている。最近の多くの研究では、バリオンフィードバック（特に超新星や活動銀河核からのフィードバック）を含めると、銀河のダークマタープロファイルのコアを「平坦化」できることが示されている。これは、フィードバック駆動のガス流出が時間変動の重力ポテンシャルを生み出し、衝突のないダークマター粒子の軌道にエネルギーを伝達するためである。^{[3] [4]}他の研究では、コアカスプ問題は、最も広く受け入れられている冷たいダークマター（CDM）パラダイムの外で解決できることが示されている。温かいダークマターや自己相互作用するダークマターのシミュレーションでも、低質量銀河にダークマターコアが生成される。^{[5] [6]}また、システムエネルギーを最小化するダークマターの分布は、中央のダークマター密度プロファイルが平坦になる可能性がある。^[7]

WJG de Blokによれば、「CDMハローの中心にカスプが存在することは、N体宇宙論シミュレーションから得られた最も初期かつ最も強力な結果の1つである」^[8]。CDM構造形成の数値シミュレーションでは、天文学的観測と矛盾するいくつかの構造特性が予測されている。

相違点は銀河から銀河団まで多岐にわたる。「大きな注目を集めている主な問題は、カッスピーハロー問題である。つまり、CDMモデルは高密度コアを持つハローや、観測結果に比べて急峻すぎる内部プロファイルを持つハローを予測する。」^[9]

数値シミュレーションと天文観測の矛盾により、コア/カスプ問題に関連する数値的制約が生じる。ハロー濃度に対する観測的制約は、宇宙論パラメータに対する理論的制約の存在を意味する。McGaugh、Barker、de Blokによると、 [ ^10]彼らまたは他の誰かが述べたハロー濃度の限界を解釈するには、3つの基本的な可能性がある。

1. 「CDMハローはカスプを持たなければならないので、上記の制限は成立し、宇宙論パラメータに新たな制約を与える。」^[11]
2. 「何か（例えばフィードバック、暗黒物質の性質の修正）がカスプを排除し、それによって宇宙論への制約がなくなる。」^[12]
3. 「CDMシミュレーションによって示唆されたハロー形成の図は間違っている。」

銀河ハローのカスプコア問題を解決する一つの方法は、暗黒物質の性質を修正するモデルを考えることである。理論家は、他の可能性の中でも、温かい暗黒物質、ファジーな暗黒物質、自己相互作用する暗黒物質、メタコールド暗黒物質などを検討してきた。^[13]一つの簡単な解決策は、システムエネルギーを最小化する暗黒物質の分布は、平坦な中心暗黒物質密度プロファイルを持つということである。^[7]

• 矮小銀河問題（「失われた衛星問題」としても知られる）
• 物理学における未解決問題のリスト