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一个质量相当于小麦哲伦云的类暗星系

星系天体物理 2024-01-10 v1 宇宙学与河外天体物理

摘要

类暗星系是传统巡天如斯隆数字巡天(SDSS)未能探测到的天体。这些星系的低面亮度(μr\mu_r(0)>26>26 mag/arcsec^2),因而其低面恒星质量密度(每 pc^2 几个太阳质量或更少),表明重子反馈机制释放的能量密度难以改变其所处暗物质晕的分布。因此,类暗星系尤其有希望用于探测暗物质的微观物理本质。本文中,我们报告偶然发现的 Nube,一个类暗星系,其 <μV><\mu_V>e~ 26.7 mag/arcsec^2。该星系由 IAC Stripe82 遗留项目的深光学成像识别。使用 100 米绿岸望远镜的后续观测强烈表明该星系距离 107 Mpc。使用 10.4 米加那利大型望远镜的超深多波段观测倾向于年龄约 10 Gyr、金属丰度 [Fe/H]1.1\sim-1.1。Nube 的恒星质量约 4x10^8 Msun、半质量半径 Re=6.9 kpc(对应有效面密度约 0.9 Msun/pc^2),是迄今发现的该类天体中质量最大、延展最广的。该星系比具有相似恒星质量的典型超弥散星系暗十倍,且有效半径大三倍。本星系群内具有可比有效面亮度的星系质量很低(~10^5 Msun)且结构致密(有效半径 Re<1 kpc)。当前冷暗物质情景下包含重子反馈的宇宙学模拟不能重现 Nube 的结构性质。然而,其高度延展且扁平的结构与暗物质粒子为质量 mB_B=(0.80.2+0.40.8^{+0.4}_{-0.2})×1023\times10^{-23} eV 的超轻轴子的情景一致。

关键词

引用

@article{arxiv.2310.12231,
  title  = {An almost dark galaxy with the mass of the Small Magellanic Cloud},
  author = {Mireia Montes and Ignacio Trujillo and Ananthan Karunakaran and Raul Infante-Sainz and Kristine Spekkens and Giulia Golini and Michael Beasley and Maria Cebrian and Nushkia Chamba and Mauro D'Onofrio and Lee Kelvin and Javier Roman},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2310.12231},
  year   = {2024}
}

备注

Accepted for publication in A&A. Main figures are 8, 9 and 12