中文

基于分布函数的矮星系球状体多组分、轴对称动力学模型:对Draco和Ursa Minor中暗物质和中间质量黑洞的推断

星系天体物理 2026-04-29 v1

摘要

矮星系球状体(dSph)是研究暗物质(DM)和低质量范围内黑洞人口统计的理想实验室。这些系统也常呈扁平状态,但大多数研究依赖球对称模型,可能影响动力学推断。我们引入首个基于分布函数的矮星系球状体多组分、轴对称动力学模型,并将其应用于银河系 dSph Draco和Ursa Minor。星系的分布由化学-动力学上区别的轴对称人口描述,追踪由由主要DM halo 及中心中间质量黑洞(IMBH)生成的球对称势。模型拟合来自基于Gaia的光学样本和两个光谱数据集的離散星数据,提供视线速度和金属丁度,测试不同样本的鲁棒性。我们比较不同建模假设下的DM属性,包括扁化的一和球对称的两组分模型。两种星系都更适合两组星系人口:一个金属丰富、动力学较冷且浓缩的组分,以及一个更广泛的金属贫乏组分,具有较热的动力学。我们检测到弱旋转,动力学上不重要,模型中被忽略。我们测得Draco中锋利的DM密度轮廓(γ=0.980.26+0.28 \gamma=0.98_{-0.26}^{+0.28}),而Ursa Minor的分布更为中心(γ=0.370.24+0.31 \gamma=0.37_{-0.24}^{+0.31})。Draco的DM halo在所有模型和数据集中保持稳定,成为Local Group中最稳健确定的DM,对于间接DM搜索高度相关。我们表明,用球对称模型来建模扁化系统会倾向于更锋利的DM内侧斜率,而我们发现DM内侧密度与倾斜度之间不存在退化。我们未发现IMBH的证据,并给出其质量的上限,Draco为logMBH[M]<5.2 \log M_{\rm BH}[M_{\odot}] < 5.2 ,Ursa Minor为<3.33 < 3.33 (95%置信水平)。

关键词

引用

@article{arxiv.2604.24855,
  title  = {Multi-component, axisymmetric dynamical models of dSphs based on distribution functions: inferences on dark matter and intermediate-mass black holes in Draco and Ursa Minor},
  author = {R. Pascale and G. Battaglia and J. M. Arroyo-Polonio and E. Vasiliev and C. Nipoti and G. F. Thomas},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.24855},
  year   = {2026}
}

备注

Accepted for publication in A&A. 29 pages + 4 pages of additional material. 11 Figures, 6 Tables. Comments are welcome