场星系中存在“太大而不能失败”问题吗？

我们利用 Arecibo 遗留快速 ALFA (ALFALFA) 21cm 巡天数据，测量了星系数密度随其旋转速度 $V_\mathrm{rot,HI}$（由其 21cm 发射线宽度推断）的变化函数。基于测得的速度函数，我们通过丰度匹配法统计地将星系与其宿主晕联系起来。在 $\Lambda$ 冷暗物质 ($\Lambda$CDM) 宇宙学模型中，预期矮星系由质量远大于实测星系速度所指示的晕所宿主；若允许更小的晕宿主星系，ALFALFA 将测得高得多的星系数密度。随后，我们通过分析文献中富气体矮星系的运动学样本，寻求对这一预测趋势的观测验证。我们发现，$V_\mathrm{rot,HI} \lesssim 25$ $\mathrm{km} \, \mathrm{s}^{-1}$ 的星系与其预测的 $\Lambda$CDM 宿主晕在运动学上不兼容，即宿主晕的质量过大，无法容纳在实测的星系旋转曲线内。这一问题类似于银河系明亮卫星星系所面临的“太大而不能失败”问题，但此处涉及的是场中的极端矮星系。因此，基于卫星特有过程的解决方案在此情境下并不适用。我们的结果证实了先前基于光学巡天数据的研究发现，并解决了这些工作中存在的一些观测系统误差。此外，我们指出了可能强烈影响我们结论的假设和不确定性。我们表明，其中最重要的两个因素——即重子效应对晕丰度及晕旋转曲线的影响——似乎无法解决所报告的差异。