自相互作用暗物质与超新星反馈作为尖核—平核转变机制之间的简并性

我们展示了一套由 16 个高分辨率流体动力学模拟组成的模拟集，模拟一个孤立矮星系（含气体与恒星盘以及一个恒星核球）位于初始为尖峰状的暗物质（DM）晕中，包含 DM 粒子间的自相互作用（SIDM）；以及随机恒星形成与随后的超新星反馈（SNF），采用恒星反馈模型 SMUGGLE 实现。模拟从相同的初始条件出发，并通过系统性改变 SIDM 动量转移截面与恒星形成气体密度阈值来调节 SIDM 与 SNF 的强度。对于这两类参数的若干组合，DM 晕形成了尺寸与形状相近的常密度核。由 SIDM 形成的核（绝热尖核—平核转变）其速度弥散剖面比在暴发性恒星形成下由 SNF 形成的核（脉冲式尖核—平核转变）更接近等温。脉冲式 SNF 可产生正向恒星年龄梯度并增加星系中心气体的随机运动。在绝热形成核的晕中的模拟星系空间上更为延展，其恒星金属丰度梯度（在晚期）比其他模拟中的星系更平缓。这些气体与恒星的可观测性质指示引力势的绝热或脉冲式演化，可用于判定观测到的 DM 晕核是由 DM 粒子自相互作用形成，还是响应脉冲式 SNF 而形成。