FIRE 上的耗散暗物质：I. 矮星系的结构与运动学性质

我们给出首批包含耗散自相互作用暗物质（dSIDM）的宇宙学重子 zoom-in 星系模拟。这些模拟采用 Feedback In Realistic Environments (FIRE-2) 星系形成物理，但允许暗物质具有类似于标准模型力的耗散自相互作用，由单位质量自相互作用截面 (σ/m) 与无量纲耗散度 0<f_diss<1 参数化。我们勘测该参数空间，包括常数与速度依赖截面，并聚焦于 M_halo ≃ 10^{10-11} M⊙ 矮星系的结构与运动学性质。当 (σ/m)_eff ≳ 0.1 cm² g⁻¹（并以 f_diss=0.5 为基准）时，模拟矮星系的中心密度轮廓变为尖核。幂律斜率在低质量矮星系中渐近至 α ≈ -1.5，与截面无关，这源于暗物质“冷却流”。通过与仅暗物质模拟比较，我们发现该 regime 下的轮廓对是否包含重子不敏感。然而，当 (σ/m)_eff ≪ 0.1 cm² g⁻¹ 时，重子效应可产生与非耗散冷暗物质（CDM）运行相当但半径更小的核密度轮廓。具有 (σ/m) ≳ 10 cm² g⁻¹ 的模拟星系发展出显著的暗物质相干自转，伴随晕形变，但这不同于常归于重子状 dSIDM 的明确薄“暗盘”。该高截面模型中的密度轮廓因晕形变的开始而呈现较低归一化。对于我们勘测的 dSIDM 参数，晕质量与星系恒星质量未显示相对于 CDM 的明显差异，但暗物质运动学与晕集中度/形状可不同。