矮星系巡天对星系形成与暗物质约束的预测

暗弱矮星系的数量由低质量暗物质 (DM) 晕的潜在数量及这些系统中的星系形成效率决定。在此，我们量化了未来矮卫星星系巡天对星系形成和暗物质的潜在约束。我们使用一套银河系 (MW) 质量宇宙学放大模拟和经验星系-晕连接模型生成卫星星系群，并在边缘化星系-晕连接不确定性后评估对星系形成和暗物质信号的敏感度。我们发现，对一个 MW 质量宿主周围所有卫星的巡天可以在 $1\sigma$ 水平上约束峰值位力质量为 $M_{50}=10^8~M_{\mathrm{\odot}}$ 的星系形成截断；然而，向低 $M_{50}$ 的尾部阻止了 $2\sigma$ 的测量。在此场景下，将具有不同亮卫星数量的宿主结合起来，可在 $1\sigma$ 水平上显著减少 $M_{50}$ 的不确定性，但向低 $M_{50}$ 的 $2\sigma$ 尾部依然存在。我们预计，对一个（两个）完整卫星星系群的观测可以约束 $m_{\mathrm{WDM}}\approx 10~\mathrm{keV}$（$20~\mathrm{keV}$）的暖暗物质模型。子晕质量函数 (SHMF) 的抑制在峰值位力质量为 $10^8$、$10^9$ 和 $10^{10}~M_{\mathrm{\odot}}$ 时可被分别约束至冷暗物质 (CDM) 中的约 $70\%$、$60\%$ 和 $50\%$；由于星系-晕连接的简并性，SHMF 增强约束较弱（分别约为 CDM 中的 $20$、$4$ 和 $2$ 倍）。这些结果推动了对 MW 之外暗弱矮星系的搜寻，并表明正在进行的任务如 Euclid 以及未来的设施包括 Vera C. Rubin Observatory 和 Nancy Grace Roman Space Telescope 将探测新的星系形成和暗物质物理。