FIRE 模拟中银心速度依赖暗物质湮灭信号的形状与角向取向参数分析

我们利用 FIRE-2 对宇宙学尺度上银河系质量级星系晕的放大模拟,刻画天空中 J 因子发射信号的形状。我们发现,在固定的 dJ/d{\Omega} 等值线处,信号形状可由椭圆很好地拟合,其半长轴 Rmajor 与半短轴 Rminor 以天空中度数衡量。我们采用最小二乘拟合,从太阳所在位置观测,对 J 因子发射拟合椭圆。短轴与长轴之比 (Rminor/Rmajor) 可用于刻画每条等值线的形状,比值为 1.0 对应于圆形/球形发射。这些结果为暗物质若与其反粒子发生湮灭时,我们可能观测到的暗物质湮灭发射信号形状提供了新的预期。我们发现,发射信号的形状与角向取向均与仅暗物质模拟所预言的结果不同。在形状方面,我们发现半短轴与半长轴之比始终稳定地保持在 0.8,呈现出较为一致的圆形发射形态;而仅暗物质发射信号中,不同晕之间的比值范围更宽,且常常更接近 0.5,总体上表现出更为椭圆的形状。在角向取向上,我们发现 FIRE 晕的 J 因子发射信号图的长轴在几度范围内始终与银道面对齐,这意味着若观测到偏离银道面的过量发射,则难以用暗物质湮灭信号加以解释。然而,我们也发现,在包含恒星与气体的完整流体动力学模拟中,所预期的发射信号与 Fermi-LAT 观测到的银心超出相一致,而仅暗物质模拟则无法产生该预期信号。