直接探测的暗物质速度分布：天体物理不确定性比想象中更小

直接探测实验的灵敏度取决于暗物质在太阳附近的相空间分布，这可以用类似银河系的天体物理模拟来理论建模。然而，捕捉局部暗物质速度在星系间的变异——这是对纳入实验结果的天体物理不确定性进行量化所必需的步骤——需要一大批模拟星系的样本，而这一点一直是个挑战。在本文中，我们使用来自 TNG50 模拟的近 100 个银河系样本（目前分辨率下最大的样本），量化了这种变异。此外，我们引入了一种新的相空间缩放程序，为每个系统提供一个参考坐标系，准确再现我们银河系的局部标准-rest 速度，这为将模拟结果外推到实际数据提供了原则性的方法。所预测的速度分布集合以标准暗物质模型（截断逃逸速度的 Maxwell-Boltzmann 分布）良好地刻画，尽管个别分布在高速度处可能偏离它。这些速度分布所施加的暗物质-原子核交叉截面限制在中位数附近相差约 60%。这将 1 倍标准天体物理不确定性置于当前大型探测器的系统不确定性水平以下，甚至可达能量阈值以下。预测的不确定性在仅选取与银河系相似的合并历史的 TNG50 星系时保持不变。提供了用于计算直接探测边界或投影灵敏度的表格化速度分布以及 Maxwell-Boltzmann 拟合。