CDM、WDM与SIDM中的矮星系：厘清重子物质与暗物质物理

我们展示了一套FIRE-2宇宙学zoom-in模拟的孤立场矮星系样本，其质量在$z=0$时均为$M_\mathrm{halo} \approx 10^{10}\,$M$_\odot$，横跨一系列暗物质模型。我们首次比较了自相互作用暗物质（SIDM）和/或温暗物质（WDM）模型如何在完全流体动力学矮星系模拟中影响吸积历史以及中心密度结构。具有更小恒星半质量半径（r$_{1/2}<500$ pc）的矮星系具有更低的$\sigma_\star/V_\mathrm{max}$比值，强化了这样一种观点：更小的矮星系可能位于比朴素预期更质量的暗物质晕中。大多数模拟中引入自相互作用的矮星系，在加入重子物质后相对于仅暗物质模拟中产生的核，其内密度轮廓实际上发生了收缩，尽管模拟矮星系的中心密度始终低于$\Lambda$CDM情形。所有模拟中的V$_{1/2}-$r$_{1/2}$关系总体与本地场矮星系的观测一致，但Tucana等致密天体构成了独特挑战。小矮星系中心区域（<$400$ pc）的空间分辨旋转曲线或可提供区分CDM、WDM与SIDM的途径：在本模拟样本所探测的质量下，具有小r$_{1/2}$值的矮星系中的核密度轮廓只能起源于暗物质自相互作用。