超致密矮星系的高质光比——暗物质的证据？

超致密矮星系（UCDs）是质量约为10^7至10^8太阳质量、半质量半径为10-100 pc的恒星系统。它们与一些大质量球状星团具有某些共同特性，然而动力学质量估计表明，UCDs的质光比平均约为同等金属丰度下球状星团的两倍，并且往往大于人们对具有标准质量函数的年老恒星系统的预期。UCDs中质光比升高的一个可能解释是存在大量暗物质——如果UCDs是经过潮汐剥离的矮星系的残留核，那么暗物质可能最终进入其中。潮汐剥离矮星系也被认为是某些大质量球状星团（如半人马座ω）的起源，在这种情况下，球状星团也可能在形成时就含有大量暗物质。在本文中，我们展示了碰撞N体模拟，该模拟研究了由恒星和暗物质组成的系统的共同演化。我们发现，由于动力学摩擦和恒星的质量分层，暗物质会从这类系统的中心区域被移除。对于典型的球状星团，摩擦时标远短于哈勃时间，而大多数UCDs的摩擦时标则远长于哈勃时间。因此，在当前UCDs的半质量半径内仍保留有显著的暗物质比例，使得暗物质成为UCDs高质光比的一个可行解释。如果至少部分球状星团以与UCDs类似的方式形成，我们预测其外部区域存在大量暗物质。