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GD-1 流给出的星际加速度暗示暗物质星系倾斜

星系天体物理 2025-04-11 v1 宇宙学与河外天体物理

摘要

冷暗物质星系预期为非轴对称且常相对于星盘倾斜。恒星流是银河系星系形状的灵敏探针,尽管如此,银河系势模型通常仅限于简单对称函数形式。本文我们利用相位空间中 GD-1 恒星流的轨迹直接微分,测量银河系沿 GD-1 恒星流的加速度场。我们利用来自 Gaia、SDSS、LAMOST 和 DESI 的数据驱动型恒星成员目录,对流进行 6D 相位空间映射。我们对流轨迹拟合样条函数,并推断在 (R,z,ϕ)=(11.9 kpc,7.3 kpc,171.1 deg)(R,z,\phi) = (11.9~\rm{kpc}, 7.3~\rm{kpc}, 171.1~\rm{deg}) 处的圆柱坐标加速度分量为 aR=2.5±0.10.2, az=1.8±0.1, aϕ=0.2±0.1 km s1 Myr1a_R = -2.5 \pm_{0.1}^{0.2}, \ a_z = -1.8\pm 0.1, \ a_\phi = 0.2\pm 0.1~\rm{km \ s^{-1} \ Myr^{-1}}。我们测得在 14 kpc 内包围质量为 1.4±0.1×1011M1.4\pm 0.1 \times 10^{11} M_\odot,以及 z 轴密度扭率 qρ,z=0.81±0.030.06q_{\rho, z} = 0.81\pm^{0.06}_{0.03},两者均与先前估计一致。然而,我们发现轴对称加速度场存在 2σ\sigma 偏差,这可由倾斜非轴对称暗物质星系解释,其轴比为 1:0.75:0.70。星系主要轴与银河平面方向一致,倾斜角为 18 deg18~\rm{deg}。该倾斜幅度与方向与来自 Gaia 和 H3 调查的银河系恒星星系 measurements 一致。倾斜非轴对称星系对基于轨道积分的银河系研究具有重要影响,可通过从多个恒星流中推导加速度约束来进一步检验。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.07187,
  title  = {Galactic Accelerations from the GD-1 Stream Suggest a Tilted Dark Matter Halo},
  author = {Jacob Nibauer and Ana Bonaca},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.07187},
  year   = {2025}
}

备注

11 pages, 5 figures, submitted to ApJ Letters. Acceleration data available at https://zenodo.org/records/15177792