利用 Gaia DR2 测量本地物质密度

我们利用第二次 Gaia 数据释放（DR2）确定了太阳邻域的总动力学物质密度。动力学物质密度分布是在贝叶斯层次模型的框架中推断的，该模型在垂直速度分布与恒星数密度分布的联合拟合中，考虑了所有单颗恒星的位置和速度，以及天体测量观测量完整的误差协方差矩阵。我们对八个独立的数据样本分别进行了此操作，这些样本在观测绝对星等上做了不同截断，每个样本约含 25,000 颗恒星。总物质密度的模型不依赖于任何潜在的重子模型，尽管我们假设它是对称的、平滑的，并随距中平面的距离单调减小。对于所有八个恒星样本，我们推断出的密度分布在靠近银道面（$\lesssim 60$ pc）的区域有强烈峰值。假设一个重子模型与恒定密度的暗物质晕，这对应于约 5–9 M$_\odot$/pc$^2$ 的过剩面密度。对于太阳相对于银道面的位置与垂直速度，我们推断得 $Z_\odot = 4.76\pm 2.27$ pc 与 $W_\odot = 7.24\pm 0.19$ km/s。这些结果表明银道面附近存在物质过剩，可能由被低估的冷气体密度所解释。我们讨论了可能使我们的结果产生偏倚的系统性效应，例如未建模的非平衡效应，以及如何在今后本工作的扩展中考虑此类效应。