基于 LCDM 的银河系和 M31 模型 I：动力学模型

我们在 LCDM 宇宙学预测的锥形暗物质 halo 模型中运用标准盘形成理论和等熵收缩。所得模型在面对银河系和 M31 星系的广泛观测数据时表现出色，给出银河系virial质量为 1-2×10^12 太阳质量，浓度 C=12-17。我们考虑两种模型：(A) 质子保持角动量；(B) 部分角动量转移至暗物质。A类模型与观测旋转曲线良好一致，符合太阳邻域约束，但可能暗物质中心过多，难以形成快速旋转的棍形。B类模型在角动量传递情况下盘质量稍大、中心暗物质较少，能够维持快速旋转的棍形。两种模型类在银河系中心 3.5kpc 内都拥有足够的质子质量，以再现对银河系中心透镜事件光学深度的最新观测值。所有模型都要求virial半径内预期的质子约有 1/2 不在盘或盘腰中。我们检验了动力学模型所允许的virial质量范围是否与星系亮度函数约束相容，发现存在符合该约束的参数空间。我们得出结论，旋转曲线和“正常”高表面亮度螺旋星系的动力学特性与标准 LCDM 模型相容。