暗物质性质与星系 Halo 中心密度

我们利用经由数值模拟校准的解析模型，计算了在以常规冷暗物质模型（LCDM）并含宇宙学常数情况下，以及在略微修改参数、源自 Ly-α 森林数据分析的最新结果所激发的“倾斜”模型（TLCDM）下的暗物质 Halo 的中心密度。我们还计算了温暖暗物质（WDM）如何通过延迟 Halo 形成并施加相空间约束来修改这些预测密度。作为中心密度的度量，我们采用 D_{V/2}，即在 Halo 旋转曲线减半值所在半径 R_{V/2} 内的密度，以临界密度为单位。我们将理论预测与暗物质主导的盘状星系旋转曲线估计的 D_{V/2} 值进行比较。假设暗 Halo 符合 NFW 分布模式，我们的结果表明，常规 LCDM 模型会预测暗物质密度过高，除非数据中存在对 Halo 分布低浓度尾部的选择偏差。质量为 0.5-1 keV 的 WDM 模型更能匹配观测数据。然而，TLCDM 模型同样能很好地拟合数据，这表明解决“星系核心”问题的答案可能在于对宇宙学参数进行适度修改，而非彻底改变暗物质的性质。如果 CDM Halo 的中心密度符合 Moore 等人发现的更陡峭的分布模式，那么无论是常规 LCDM 还是 TLCDM 都无法再现观测到的中心密度。