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面对多样性问题:星系旋转曲线作为理解暗物质轮廓工具的局限性

星系天体物理 2024-04-26 v1 宇宙学与河外天体物理 高能物理 - 唯象学

摘要

虽然星系旋转曲线提供了测量旋转支持星系内部区域暗物质轮廓的最强大方法之一,但在矮星系尺度上,存在一些因素可能使这一分析复杂化。鉴于在纯暗物质模拟中预期存在普适轮廓,观测到的旋转曲线的多样性已成为星系尺度上Λ冷暗物质宇宙学中一个经常讨论的问题。我们分析了一组具有标准冷暗物质的1010101210^{10}-10^{12} MM_\odot晕的反馈现实环境(FIRE)模拟,并将真实圆周速度与旋转曲线重建进行比较。我们发现,对于具有有序气体盘的星系,在盘半径内测量的旋转曲线与真实圆周速度的偏差最多为10%。然而,非平衡行为、非圆周运动以及非热和非动力学应力可能导致高达50%或更大的差异。大多数旋转曲线重建低估了真实圆周速度,而一些重建由于动力学现象在中心几kpc内暂时高估了它。我们进一步证明,导致这些失败的特征在HI观测中并不总是明显可见。如果这样的矮星系被包含在星系目录中,它们可能产生“人为”旋转曲线多样性的表象,并不反映底层暗物质轮廓的真实变化。

关键词

引用

@article{arxiv.2404.16247,
  title  = {Confronting the Diversity Problem: The Limits of Galaxy Rotation Curves as a tool to Understand Dark Matter Profiles},
  author = {Isabel S. Sands and Philip F. Hopkins and Xuejian Shen and Michael Boylan-Kolchin and James Bullock and Claude-Andre Faucher-Giguere and Francisco J. Mercado and Jorge Moreno and Lina Necib and Xiaowei Ou and Sarah Wellons and Andrew Wetzel},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2404.16247},
  year   = {2024}
}

备注

20 pages, 10 figures