利用恒星轨道探究银河系中心附近的暗物质尖峰分布

对人马座 A* 周围恒星轨道的精确测量已确立银河系中心（GC）存在超大质量黑洞（SMBH）。由于 SMBH 与暗物质（DM）的相互作用，星系最内区的 DM 密度轮廓——其对 DM 间接探测至关重要——仍是一个开放问题。在文献中最受欢迎的模型中，Gondolo 与 Silk（1999；下称 GS）提出的理论尖峰轮廓被广泛采用。本工作中，我们利用 Keck 与 VLT 望远镜的更新数据研究 DM 尖峰轮廓，考虑到此类扩展质量成分的存在可能影响银心 S 星的轨道。我们检验了广义 NFW 尖峰轮廓的半径与斜率，分析了 Einasto 尖峰，并讨论了 DM 湮灭对结果的影响。我们的发现表明，广义 NFW 尖峰轮廓的初始斜率 $\gamma \gtrsim 0.92$ 在 95% 置信水平下被排除。此外，对于 $\alpha=0.17$ 的 Einasto 尖峰，大于 21.5 pc 的尖峰半径 $R_{\rm sp}$ 在 95% 概率下被拒，这也与 GS 尖峰模型矛盾。利用 VLT/GRAVITY 上限的约束亦被推演。尽管 GS NFW 尖峰受到 S2 的 Keck 与 VLT 观测的强约束，只要 DM 湮灭截面满足 $\left< \sigma v \right> \gtrsim 7.7\times 10^{-27}~{\rm cm^3\,s^{-1}} (m_{\rm DM}/100~{\rm GeV})$（95% 水平），带有弱湮灭尖点的 NFW 尖峰仍可能是可行的。