利用观测晕面密度的标度律约束自相互作用暗物质

已知暗物质晕的观测面密度遵循简单的标度律，从矮星系到星系团均如此，且对其维里质量依赖较弱。在此我们指出，这不仅可以用于提供一种确定晕质量与浓度标准关系的方法，还可利用大样本天体来对暗物质自相互作用施加比基于单个天体所得约束更稳健的限制。我们通过考虑一个跨越整个晕质量范围、约含50个天体的样本，并采用与文献中先前类似的方式对自相互作用效应建模，来演示我们的方法。再利用来自模拟的额外输入，得到单位暗物质质量的自相互作用截面约束约为 $\sigma/m_\chi\lesssim 0.3$ cm$^2$/g。我们预期，未来可通过以下方式显著改进并增强这些约束的稳健性：i) 改进自相互作用效应的建模（理论上及通过与模拟比较）；ii) 考虑更大的天体样本；iii) 减小我们目前对单个天体面密度所保守赋予的、仍相对较大的不确定性。后者尤其可通过使用运动学观测直接约束给定半径内的平均晕质量，而非将数据拟合到预先选定的轮廓再重建质量来实现。对于与速度无关的截面，我们当前的结果在形式上已略小于 $0.5-5$ cm$^2$/g 这一曾被用来解释小尺度观测与标准无碰撞冷暗物质范式预期之间潜在不一致的范围。