对合并星系团 El Gordo 的 N 体/流体动力学模拟研究：自相互作用暗物质的强有力例证？

我们使用大量 N 体/流体动力学模拟来研究合并星系团 El Gordo 的物理性质。我们发现，观测到的 X 射线结构及其他数据，可由碰撞速度 2,000 kms <= V <= 2,500 kms、碰撞参数 600 kpc <= P <= 800 kpc 的模拟较好地匹配。主星系团质量被限制于 10^{15} M_sun 至约 1.6 10^{15} M_sun 之间，与近期基于透镜的质量测量一致。此外，我们的对头碰撞模拟不支持返回式、过远心点后的情形。我们考虑了包含暗物质自相互作用的合并模型。模拟结果显示，在不同质量分量间观测到的空间偏移，在弹性截面范围 \sigma_DM/m_X ~ 4 -5 cm^2/gr 的自相互作用暗物质模型中得到了很好复现。另外，两最亮星系团星系间的平均视线相对径向速度在数百 km/s 量级。我们认为，这些发现提供了一种明确特征，表明在极高红移、高能量的星系团碰撞中暗物质表现出碰撞性性质。然而，我们所得 \sigma_DM/m_X 的允许值范围与当前上限不一致。为解决此张力，我们提出此处所用的自相互作用暗物质模型或仅为一阶近似，且描述主星系团合并中暗物质相互作用的潜在物理过程比通常基于暗物质粒子散射的假设方法所能充分表征的更为复杂。