基于费米子暗物质核心-星环分布模型 GD-1 恒星流的轨迹模拟

传统的恒星流研究通常涉及现象学的{\Lambda}CDM 星环或带有不同程度三轴性的 ad hoc 暗物质（DM）轮廓，这些轮廓预clude 获得关于 DM 粒子本质和质量的洞察。最近，应用最大熵原理的星环形成被用于提供一种考虑费米子（量子）性质的 DM 星环模型，同时导致取决于费米子质量的 DM 轮廓。此类轮廓发展出更通用的致密核心-稀疏星环形貌，能够解释银河系旋转曲线，而退化费米子核心可模拟中心超大质量黑洞（BH）。我们尝试使用具有费米子核心-星环分布的球形模型来模拟 GD-1 恒星流，该模型同时通过其退化费米子核心解释 S 星团的动力学，而无需中心 BH。我们使用两种优化算法来拟合流的初始轨道条件和费米子模型。流的可观测量来自 Gaia DR2 调查的 5D 相空间数据。我们能够找到对 GD-1 恒星流和 S 星团都良好拟合的费米子核心-星环轮廓参数族。该工作提供了证据表明，费米子轮廓是解释银河系中心天体和暗物质的可靠模型。值得注意的是，该模型预测银河系总质量为 $2.3\times 10^{11}M_{\odot}$，这与来自 Gaia DR3 旋转曲线的最新质量估计相符。总之，仅用一个费米子模型即可解释银河系在三个完全不同的距离尺度上的良好拟合：$\sim 10^{-6}$ kpc（中心，S 星）、$\sim14$ kpc（中部，GD-1）和$\sim 30$ kpc（边界，Gaia RC 质量估计）。