自相互作用暗物质在矮星系晕中的核形成：无需精细调节

我们利用极高分辨率的宇宙学 zoom 模拟，研究了自相互作用暗物质 (SIDM) 对 $V_{\rm max} \simeq 40~km~s^{-1}$ 孤立矮暗物质晕密度轮廓的影响，这一尺度与“太大而不能失败”问题 (TBTF) 密切相关。每个晕在其维里半径内包含数百万个粒子。我们发现，单位质量截面范围在 \sigma/m = $0.5 - 50$ $cm^2~g^{-1}$ 的 SIDM 模型能够缓解 TBTF 问题，并产生大小为 300-1000 pc 的常数密度核，这与 $M_\star$ ~ $10^{5-7}$ $M_\odot$ 矮星系的半光半径相当。最大且密度最低的核出现在该范围中间的截面处，即 \sigma/m ~ $5-10~cm^2~g^{-1}$。我们最大的 SIDM 截面运行 (\sigma/m = $50~cm^2~g^{-1}$) 由于轻微的核坍缩行为形成了密度稍高的核，但其密度仍低于 CDM 情形，并保持了常数密度核的轮廓。我们的工作表明，在矮星系的速度尺度 ($v_{\rm rms}$ ~ $40~km~s^{-1}$) 上，高达或超过 $50~cm^2~g^{-1}$ 的 SIDM 截面仍然是可行的。能够缓解 TBTF 问题和尖点/核问题的 SIDM 截面范围跨越了至少两个数量级，因此无需特别精细的调节。