在非轴对称摆动盘中估算本地暗物质密度

太阳附近的暗物质密度对于在实验室中搜寻暗物质粒子的实验以及约束银河系暗物质晕的本地形状十分重要。迄今的估算通常假设银河系恒星盘是轴对称且处于稳态的。然而银河系盘并非如此，它呈现出显著的旋臂与棒，以及垂直和径向振荡。我们通过将自由形式、稳态的 Jeans 方法应用于两个不同的银河系类星系 N 体模拟，评估了这些假设对本地暗物质密度确定的影响。其中一个星系经历了古老的 major merger，类似于假想的 Gaia-Sausage-Enceladus；另一个星系则近期受到类 Sagittarius 矮星系的反复穿越与缓慢并合的扰动。我们评估了 Jeans-Poisson 方程中各项对我们从模拟数据正确提取本地暗物质密度能力的影响。我们发现文献中常用的近似——轴对称与本地平坦自转曲线——会导致显著的系统误差，在盘面上方约 2kpc 处恢复的面密度误差可达约 1.5 倍，意味着本地暗物质密度的分数误差为量级一。然而，一旦我们在模型中加入倾斜项与自转曲线项，便获得了无偏估计，在盘 baryonic 面密度现实 20% 不确定度下，与真实值在 95% 置信区间内一致。其他项——轴倾斜、二阶 Poisson 和时间相关项——对本地暗物质密度的贡献小于 10%（基于当前数据），目前可安全忽略。未来随着更多数据可用，这些项需纳入分析。