由自相互作用暗物质驱动暗星

暗物质湮灭可能为宇宙中第一批发光恒星提供能量。这类被称为暗星的恒星，可能在红移 $z \sim 20$ 的 $(10^6\mathrm{-}10^8)\,M_\odot$ 原晕中形成，并且它们可能比由核聚变驱动普通恒星更加明亮且体积更大。我们研究了自相互作用暗物质(SIDM)情形下暗星的形成。我们提出了一个具体的SIDM粒子物理模型，该模型可同时产生观测到的暗物质密度、满足天体物理与地面探测的约束，并通过自相互作用解决无碰撞暗物质的各种小尺度问题。在该模型中，暗物质湮灭的功率沉积于暗星可能形成的环境中的重子气体中。我们进一步研究了 $z \sim 20$ 时原晕中SIDM密度分布的演化。随着重子云因各种冷却过程而坍缩，加深的引力势可加速SIDM晕的引力热演化，产生足够高的暗物质密度以使暗星形成。我们发现，SIDM驱动的暗星可具有与无碰撞暗物质模型所预言的暗星相似的性质，例如其光度和大小。