利用 Gaia DR3 对银河系圆周速度曲线的贝叶斯估计

我们的目标是计算银河系的圆周速度曲线,以及以自洽方式量化各类系统误差来源的相应不确定性。观测到的旋转速度被描述为圆周速度减去不对称漂移,后者由径向轴对称 Jeans 方程描述。因此,我们采用贝叶斯推断方法重建了银心距 5 kpc 至 14 kpc 之间的圆周速度曲线。估计的误差棒量化了太阳银心距以及示踪星空间-运动学形态的不确定性。作为示踪体,我们使用来自 Gaia 第三批数据发布(DR3)的约 60 万颗红巨星支星样本,具有六维相空间坐标。样本中超过 99% 集中于恒星盘的四分之一区域内,其平均径向、旋转和垂直速度弥散分别为 $(35\pm 18)\,\rm km/s$、$(25\pm 13)\,\rm km/s$ 和 $(19\pm 9)\,\rm km/s$。我们发现斜率为 $0.4\pm 0.6\,\rm km/s/kpc$ 的圆周速度曲线,在不确定度范围内与平坦曲线一致。我们进一步估计太阳位置处的圆周速度为 $v_c(R_0)=233\pm7\, \rm km/s$,且太阳附近一个以约 $1\,\rm kpc$ 物理长度尺度为特征的区间具有 $V_{LSR} =7\pm 7\,\rm km/s$ 的整体运动。最后,我们估计 14 kpc 内的暗物质(DM)质量为 $\log_{10}M_{\rm DM}(R<14\, {\rm kpc})/{\rm M_{\odot}}= \left(11.2^{+2.0}_{-2.3}\right)$,本地球对称平均 DM 密度为 $\rho_{\rm DM}(R_0)=\left(0.41^{+0.10}_{-0.09}\right)\,{\rm GeV/cm^3}=\left(0.011^{+0.003}_{-0.002}\right)\,{\rm M_\odot/pc^3}$。此外,还评估了有偏距离估计对我们结果的影响。