椭圆星系的动力学模型 II：M87及其球状星团

我们利用新获得的具有精确运动学数据的数据集（Strader et al. 2011）研究了邻近椭圆星系M87的球状星团（GC）系统。我们发现了在颜色、运动学和径向轮廓上存在三个截然不同的GC子群的证据。我们表明，将其分解为三个群（蓝色、中间和红色GC）在统计上优于两个或四个群的分解，并将其与恒星轮廓相关联。我们利用这些子群推导出M87在$\sim100$ kpc范围内的质量和暗物质（DM）含量的动力学约束。我们使用一类全局质量估计器（来自论文I），获得了不同位置的质量测量值。M87的DM比例从星光有效半径处（6 kpc）的$\approx$0.2变化到由最延展的蓝色GCs所探测的距离处（135 kpc）的$\approx$0.95。我们辅以\textit{位力分解}，利用动力学模型将其分离为多个成分。这些分解给出的发光质量为$5.5^{+1.5}_{-2.0}\times 10^{11}M_\odot$，135 kpc内的DM为$8.0^{+1.0}_{-4.0}\times 10^{12}M_\odot$。内部DM密度行为表现为$\rho \sim r^{-\gamma}$，其中$\gamma\approx 1.6$。这比宇宙学偏好的尖角$\rho \sim r^{-1}$更陡，提供了DM收缩的证据。最后，我们将GC分离为三个子群与Jeans方程相结合，获得了关于GC系统轨道的信息。中心密集的红色GC表现出切向各向异性，与潮汐撕裂造成的径向轨道耗减一致。最延展的蓝色GC在中心区域具有各向同性速度弥散张量，向外移动时变得更加切向，与DM晕的绝热收缩一致。