子弹星系团中暗物质的相干自相互作用

许多暗物质模型包含除引力之外的自相互作用。以往各种天体物理观测已被用于限制此类自相互作用的强度。然而，先前的工作通常要么关注导致单个暗物质粒子相互散射的短程相互作用，要么关注对 entire 暗物质晕求和的有效无限长程相互作用。在本文中，我们关注中间区域：作用范围远大于暗物质粒子的粒子间距、但仍短于已知晕的特征尺度的力。我们表明，此类晕中暗物质密度的梯度仍会导致可观测的效应。我们主要关注子弹星系团中的效应，其中有限程力要么会导致星系团碰撞速度的改变，要么会导致碰撞后每个星系团的暗物质与星系发生分离。我们还考虑了来自超暗弱矮星系晕束缚以及 Abell 370 星系团引力透镜的约束。综合来看，这些观测使我们能够在低于 $\sim10$ kpc 的许多数量级范围上设定对暗物质自相互作用的最强约束，在整个范围内比现有极限高出数个数量级。