通过引力成像探测暗物质子结构
摘要
我们报告了通过直接引力成像——在HST-ACS F814W图像中未被探测到——在引力透镜星系SLACS SDSSJ0946+1006（“双爱因斯坦环”）中探测到一个暗物质子结构。该探测基于对星系在其爱因斯坦半径（几kpc）附近环形区域内二维面密度的贝叶斯网格重构。[...] 我们通过包含一个具有潮汐截断的伪Jaffe密度轮廓的参数化质量模型对该系统进行建模，确认了这一探测；在该模型中，子结构质量为M_sub=(3.51±0.15)×10^9 Msun，位于(-0.651±0.038, 1.040±0.034)角秒处，恰好也是面密度图显示强会聚峰的位置。[...] 我们设定了一个下限(M/L)_V ≥ 120 (Msun/L_V,sun) (3σ)，该下限位于以子结构为中心、半径为0.3 kpc的球体内（潮汐半径r_tidal=1.1 kpc）。该结果在模型和数据集（如PSF、像素数量和尺度、源和势的正则化、旋转和星系扣除）的实质性变化下是稳健的。尽管处于可探测性的极限，因此不能归因于明显的系统效应。我们的探测意味着，在内爱因斯坦环半径处的暗物质质量分数为f_CDM=2.15^{+2.05}_{-1.25}%（68%置信水平），质量范围在4×10^6 Msun到4×10^9 Msun之间，假设α=1.9±0.1（其中dN/dm ~ m^-α）。假设α在1.0到3.0之间具有平坦先验，该值增加到f_CDM=2.56^{+3.26}_{-1.50}%（68%置信水平）。我们的最佳值（f_CDM=0.0215）与模拟值（f_sim=0.003）之间的似然比为0.51。因此，推断出的质量分数（诚然基于单一透镜系统）较大，但仍与预测一致。[...]
引用
@article{arxiv.0910.0760,
title = {Detection of a Dark Substructure through Gravitational Imaging},
author = {S. Vegetti and L. V. E. Koopmans and A. Bolton and T. Treu and R. Gavazzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:0910.0760},
year = {2015}
}
备注
12 pages; 7 figures; minor revisions and added subsection 6.4