利用星系模拟评估直接探测中的天体物理不确定性

我们研究了在模拟的银河系质量星系中本地的暗物质速度分布，这些星系以高分辨率生成，包含暗物质和重子。我们发现太阳邻域中的暗物质受到重子包含的明显影响，与仅暗物质的模拟相比，增加了暗物质粒子的速度。由重子盘存在的引力势增加了高速暗物质的数量，导致速度分布比仅暗物质模拟预测的更类似于麦克斯韦标准晕模型。此外，重子模拟中呈现的速度结构比仅暗物质模拟预期的更具多样性。我们使用模拟的速度分布展示了其对直接探测实验LUX、DAMA/Libra和CoGeNT的影响，并探讨了在银河系估计质量范围内的分辨率和晕质量如何影响结果。对速度分布的麦克斯韦拟合往往高估高速尾中暗物质的数量，即使有重子也是如此，从而导致对依赖于实验信号相空间该区域之模型的过于乐观的直接探测界限。我们的工作进一步证明，由于包含重子时太阳邻域中出现速度结构，将模拟速度分布转换到实验室参考系至关重要。与仅暗物质模拟相比，包含重子时存在更多的速度结构。即使包含重子，速度结构的重要性在银河系参考系中也不如在地球参考系中明显。