利用 RAVE 恒星约束银河系暗晕

我们利用位于银道面附近 $\sim 1.5$ kpc 范围内约 $\sim200\,000$ 颗巨星的运动学数据，测量了太阳附近的质量密度垂直分布。我们发现，穿过太阳的暗晕等密度面内包含的暗物质质量（$(6\pm0.9)\times10^{10}\,\mathrm{M_\odot}$）以及银道面 $0.9$ kpc 内的面密度（$(69\pm10)\,\mathrm{M_\odot\,pc^{-2}}$）几乎与（扁球状）晕的轴比 $q$ 无关。如果晕是球形的，则重子物质提供了太阳处 46% 的径向力，且银河系总质量中仅有 4.3% 是重子物质。如果晕是扁平的，重子物质对局部径向力和银河系质量的贡献甚至更小。太阳位置的暗物质密度为 $0.0126\,q^{-0.89}\,\mathrm{M_\odot\,pc^{-3}}=0.48\,q^{-0.89}\,\mathrm{GeV\,cm^{-3}}$。结合其他文献结果，我们发现存在轻微扁球状暗晕（$q \simeq 0.8$）的迹象。我们在太阳半径内的暗物质质量值大于仅包含暗物质的宇宙学模拟预测值，但在考虑重子物质落入效应后与模拟结果吻合良好。我们的质量模型由三个双指数盘、一个扁球状核球和一个 Navarro-Frenk-White 暗物质晕组成，并通过寻找依赖于三个作用量积分的分布函数 $f(\mathbf{J})$ 来模拟相应引力场中 RAVE 恒星的运动学。统计误差完全被系统不确定性所淹没，其中最重要的是测光和光谱样本中恒星的距离以及太阳到银河系中心的距离。除暗晕扁平化以外的系统误差产生的总体不确定性约为 15%。