重子物理：重新审视小暗物质晕质量下的 SIDM 预言
摘要
我们利用宇宙学流体动力学模拟，在 Λ 主导的冷暗物质（CDM）和自相互作用暗物质（SIDM）模型中系统地比较了矮星系的形成过程。SIDM 模型采用 2 cm²/g 的恒定截面，这是一个相对较大的值，以最大化其效应。这些是首次将恒星反馈描述与 SIDM 模拟相结合的模拟，恒星反馈自然地驱动可能产生暗物质核心的势能涨落。值得注意的是，SIDM 在暗物质晕峰值速度 Vmax < 30 km/s 时未能显著降低中心暗物质密度。这是因为极低质量场暗物质晕的中心区域具有相对较低的中心速度弥散和密度，导致 SIDM 碰撞的时间尺度超过一个哈勃时间。Vmax < 30 km/s 的 CDM 暗物质晕恒星形成效率低下，因此超新星反馈较弱。在固定的 2 cm²/g SIDM 截面下，极低质量 CDM 和 SIDM 暗物质晕在 100–200 pc 范围内的暗物质含量差异不超过两倍。在更大的暗物质晕质量（约 10¹⁰ 太阳质量）下，引入重子过程产生的场矮星系具有暗物质核，其中心暗物质+重子分布在 CDM 和 SIDM 之间实际上无法区分。两个模型在探索的质量范围内与观测到的本星系群场星系总体一致。要在小矮星系尺度上显著区分 SIDM 和 CDM，需要引入一个速度相关的截面，该截面在 Vmax < 25–30 km/s 的暗物质晕中迅速增大到大于 2 cm²/g 的值。
引用
@article{arxiv.1501.00497,
title = {All about baryons: revisiting SIDM predictions at small halo masses},
author = {A. Bastidas Fry and F. Governato and A. Pontzen and T. Quinn and M. Tremmel and L. Anderson and H. Menon and A. M. Brooks and J. Wadsley},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.00497},
year = {2015}
}
备注
13 pages, 12 Figures, one Appendix, MNRAS in press. Two figures added in final version showing the simulated systems on the stellar mass halo mass relation and the SIDM vs CDM mass deficiency at a function of radius