耗散性暗物质子结构：原子暗物质对银河系类比子晕的影响
星系天体物理
2025-02-27 v2 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
利用宇宙学流体动力学 zoom-in 模拟，我们探索了包含原子暗物质（Atomic Dark Matter, ADM）子成分的银河系类比子晕的性质。ADM 不同于冷暗物质（Cold Dark Matter, CDM），因其存在导致能量耗散和束缚态形成的自相互作用，类似于标准模型重子。该模型可出现在复杂暗 sector 中，这些是自然且理论动机充分的标准模型扩展。本工作所用模拟使用 GIZMO 进行，并在标准模型重子 sector 中采用 FIRE-2 星系形成物理。对于我们考虑的参数点，ADM 气体高效冷却，使其能坍缩到子晕中心。这增加了子晕的中心密度并影响其轨道，使更多子晕在小近心点通过中存活。承载可见卫星星系的子晕子集具有比 CDM 更尖的密度轮廓和更小的恒星半质量半径。ADM 模拟中产生的整个矮星系种群比 CDM 模拟中看到的紧凑得多，无法重现观测到的矮星系结构的全部多样性。此外，我们还识别出一群高度紧凑的子晕，其几乎完全由 ADM 组成，并在宿主中心区域形成，可在重子盘中留下独特印记。本工作首次详细探索了强耗散暗物质情景下的子晕性质，为其他 ADM 参数空间区域以及其他暗 sector 模型将如何影响星系尺度可观测量提供了直观理解。
引用
@article{arxiv.2311.02148,
title = {Dissipative Dark Substructure: The Consequences of Atomic Dark Matter on Milky Way Analog Subhalos},
author = {Caleb Gemmell and Sandip Roy and Xuejian Shen and David Curtin and Mariangela Lisanti and Norman Murray and Philip F. Hopkins},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.02148},
year = {2025}
}
备注
18 pages, 10 figures, 8 pages of appendices; minor edits for journal, expanded "subhalos in the disk plane" section