基于作用的矮椭球星系动力学模型：以天炉座矮星系为例

我们提出了矮椭球星系（dSphs）的新动力学模型，其中恒星成分与暗物质晕均由依赖于作用量积分的解析分布函数描述。这些分布函数在其最一般形式下可表示轴对称且可能旋转的恒星系统。在此，作为首次应用，我们建模天炉座（Fornax）矮椭球星系，为简便起见仅限于非旋转、球对称情形。我们将模型与天炉座最先进的光谱和测光观测进行比较，利用模型视线速度分布的知识并考虑来自银河系的前景污染。最契合天炉座结构与运动学性质的模型具有一个带核的暗物质晕，核尺寸 $r_{\rm c}\simeq1.03$ kpc。在有效半径 $R_{\rm eff} \simeq 0.62\,$kpc 内，暗物质与发光质量比为 $(M_{\rm dm}/M_{\star})|_{R_{\rm eff}}\simeq9.6$，在 3 kpc 内为 $(M_{\rm dm}/M_{\star})|_{3 {\rm kpc}} \simeq 144$。恒星速度分布几乎在光谱数据所覆盖的整个径向范围内各向同性，并在恒星分布外缘略微呈径向各向异性。对于积分角 $\theta = 0.5^{\circ}$，暗物质湮灭 $J$ 因子与衰变 $D$ 因子分别为 $\log_{10}(J$ $[$GeV$^2$ cm$^{-5}])\simeq18.34$ 和 $\log_{10}(D$ $[$GeV cm$^{-2}])\simeq18.55$。该天炉座带核晕模型在统计显著性上优于具有 Navarro、Frenk 和 White 暗物质晕的模型以及简单的质量跟随光模型。