从星系团透镜检验碰撞暗物质假说

Spergel & Steinhardt提出暗物质粒子可能具有自相互作用，作为冷暗物质模型预测与观测之间两个差异的解决方案：首先，在一些矮星系中观测到的暗物质分布具有大的、恒定密度的核，而非预测的中心尖点；其次，正常星系的小卫星数量远少于预测。暗物质自相互作用会在晕中产生等温核，并会将暗物质粒子从在大晕内运行的矮星系中驱逐出去。然而，该模型的另一个不可避免的后果是，一旦大多数粒子发生相互作用，晕应变为球形。在此，我通过引力透镜及其他观测所显示的、大质量星系团暗物质晕最内部区域是椭圆形的这一事实，排除了该模型。大质量星系团透镜核中不存在碰撞，意味着任何暗物质自相互作用都太弱，不足以影响暗物质主导的矮星系中观测到的密度轮廓，也不足以减缓星系晕中矮卫星的瓦解。如果$s_x$是截面，$m_x$是暗物质粒子的质量，那么$s_x/m_x < 10^{-25.5} \cm^2/\gev$。