由X-COP星系团的密度剖面内部约束暗物质自相互作用

假定的暗物质(DM)的基本属性影响着引力束缚结构的内部结构。在冷暗物质范式下，DM粒子仅通过引力相互作用。其分布可由Einasto轮廓很好地表示，形状参数$\alpha\approx0.18$，在最小的矮星系或质量最大的星系团中皆然。反之，若暗物质粒子通过额外作用力自相互作用，我们预期DM晕的质量密度轮廓在其中心区域变平，从而增大Einasto形状参数。我们利用X射线天文台XMM-Newton对热气体大气的观测，以及Planck全天巡天对Sunyaev-Zeldovich效应的观测，测量了12个大质量X-COP星系团的结构属性。在剔除形态受扰动系统后，我们测得的Einasto形状参数均值为$\langle\alpha\rangle = 0.19 \pm 0.03$，内禀弥散$\sigma_{\alpha}=0.06$，与冷暗物质范式的预言高度一致。我们利用含自相互作用DM的星系团形成宇宙学流体动力学模拟(BAHAMAS-SIDM)来确定Einasto形状参数如何依赖于自相互作用截面。我们利用拟合关系将我们对$\alpha$的测量转化为对自相互作用截面的约束，意味着在碰撞速度$v_\mathrm{DM-DM}\sim1,000$ km/s下$\sigma/m < 0.19$ cm$^2$/g (95%置信水平)。这低于解决矮椭球星系中核-尖问题所需的暗物质自相互作用截面，除非截面是速度的强函数。