共振自相互作用暗物质晕的演化

近期对超暗矮(UFD)星系恒星运动学的分析对暗物质自散射截面给出了严格上限，即散射速度为${\cal O}(10)\,{\rm km/s}$时$\sigma/m<{\cal O}(0.1)\,{\rm cm^2/g}$。共振自相互作用暗物质(rSIDM)是一种能与UFD一致并解释旋转支撑星系低中心密度的可能方案；其截面在散射速度${\cal O}(100)\,{\rm km/s}$附近共振增强至$\sigma/m = {\cal O}(1)\,{\rm cm^2/g}$，而在较低速度下受抑制。为进一步评估该可能性，由于天体物理观测推断的晕暗物质分布通常与常截面SIDM (cSIDM)比较，rSIDM晕结构能否由cSIDM晕轮廓近似尚需澄清。本工作中，我们采用grovothermal流体方法研究宽质量范围内rSIDM晕的结构演化。我们发现除特定质量范围内的晕外，rSIDM晕的当前结构与cSIDM晕几乎不可区分。对于该特定质量范围内的晕，共振自散射使其密度轮廓出现断裂。我们展示了此类密度轮廓断裂如何在天体物理观测中显现，例如旋转曲线与视线速度弥散轮廓。我们表明，对于高于该特定质量范围的晕，密度轮廓断裂在当前之前已热化消失。我们论证了此种独特热化动力学可在具有相似年龄与金属丰度的恒星轨道类别上留下印记。