环绕太阳系的被困星际物质晕

本文表明，在银河系中穿行的引力体可将附近以较小相对速度经过的较轻星际粒子捕获到暂时束缚轨道上。该捕获机制由银河系潮汐场驱动，它能使下落物体的减速达到其束缚能变为负值的程度。随时间推移，被困粒子建立起局部过密度——或称“晕”——当被捕获粒子数等于被潮汐剥离粒子数时达到稳态。本文使用经典随机技术计算点质量所捕获粒子的捕获率与相空间分布。在稳态下，束缚粒子产生随 $\delta(r)\sim r^{-3/2}$ 标度的密度增强（即“密度尖峰”），并遵循速度弥散轮廓 $\sigma_h(r)\sim r^{-1/2}$。无碰撞 $N$ 体实验在距离范围 $r\gtrsim r_\epsilon$ 内与这些理论预测高度吻合，其中 $r_\epsilon\simeq 0.8\,\exp[-V_\star^2/(2\sigma^2)]\,Gm_\star/\sigma^2$ 是以速度 $V_\star$ 穿行于速度弥散为 $\sigma$ 的粒子海中的点质量 $m_\star$ 的热临界半径。忽略与行星及银河系子结构的碰撞的初步估计表明，太阳系可能被一个含有量级为 $N^{\rm ISO}(<0.1\,{\rm pc})\sim 10^7$ 个能量束缚的“Oumuamua 类天体、以及暗物质质量为 $M^{\rm DM}(<0.1\,{\rm pc})\sim 10^{-13}M_\odot$ 的晕所环绕。太阳系中 trapped 星际物质的存在可影响当前对奥尔特云大小的估计，并在直接暗物质探测实验中留下独特信号。