合并星系团的流体动力学模拟：由引力驱动的巨型暗物质粒子碰撞器

陆基粒子加速器碰撞带电粒子，然后观察飞散 debris 的轨迹——但它们无法操控暗物质。幸运的是，暗物质是星系团的主要组成部分，这些天体持续受到引力的拉扯。我们展示了星系团的合并可被用作巨大的、自然的暗物质碰撞器。我们分析了一个包含自互作用暗物质（SIDM）的宇宙流体动力学模拟，在该宇宙中所有粒子都通过引力相互作用，暗物质粒子还可以通过一种巨型介质相互碰撞。在集群碰撞期间，SIDM 会向外扩散并滞后于集群成员星系的位置。单个系统可能具有使其难以解释的独特动力学。然而，从统计上看，我们发现暗物质在多次碰撞中的平均或中位数空间偏移量可以稳健地被建模，且即使在不平等质量系统的碰撞中，也与观察角度和星系团质量无关。如果 SIDM 的截面积为 sigma/m = 0.1cm²/g = 0.18 barn/GeV，则“bulleticity”滞后将是气体由于Ram Pressure 的约 5%，且可在约 100 个精选星系团的弱引力观测中以 95% 置信水平被检测到。