利用星系旋转曲线数据研究暗物质与 MOND 模型

我们在 $(g_{\rm bar},g_{\rm tot})$ 空间($g2$ 空间)中研究暗物质(DM)与修正牛顿动力学(MOND)模型的星系旋转曲线几何,其中 $g_{\rm tot}$ 为星系中物质的总向心加速度,$g_{\rm bar}$ 为假设牛顿引力下由重子(可见)物质产生的加速度。我们将模型与来自 SPARC 数据库的 data 的 $g2$ 空间几何在重新标度的 $\hat{g}2$ 空间中分类并比较,该空间降低了星系距离、倾角以及质光比变化带来的系统不确定性。我们发现,常用于拟合旋转曲线数据的 MOND 修正惯性模型在独立于模型细节的情况下以大于 5$\sigma$ 的置信度被排除。Bekenstein-Milgrom 形式的 MOND 修正引力在我们所用的解析近似下与数据吻合较好。然而由于该近似,与数据进行定量比较超出本文范围。NFW 暗物质轮廓仅与少数星系旋转曲线一致。改进旋转曲线的测量,特别是在曲线总加速度与重子加速度最大值以内的半径处,对于判别旨在解释星系尺度缺失质量问题的模型非常重要。