银河系内晕中多 TeV 暗物质密度：谱与动力学约束

我们对 H.E.S.S. 在银河系中心（GC）5 个区域观测到的伽马射线通量开展了综合研究。受先前关于用暗物质（DM）解释星系最内 $\sim 16$ pc 处观测到的 TeV 截断工作的启发，我们旨在约束距 GC 半径达 $\sim 450$ pc 的 DM 密度轮廓。在该区域，宇宙学模拟和星系动力学研究未能对 DM 轮廓给出强有力的预测。通过我们的概念验证分析，我们对与观测伽马射线通量相容的热多 TeV WIMP 的密度分布设定了上限。结果与 GC 中相对于基准 NFW 轮廓（$\gamma=1$）存在 DM 密度增强的假设一致，并使我们能够排除斜率 $\gamma \gtrsim 1.3$ 的轮廓。我们还研究了这种增强可能与超大质量黑洞 Sgr A* 相关的 DM 尖峰存在有关的可能性。我们发现，若尖峰形成于底层广义 NFW 轮廓 $\gamma \lesssim 0.8$（对应尖峰斜率 $\gamma_{sp-star}= 1.5$、半径 $R_\text{sp-stars} \sim 25$-$30$ pc）之上，则由核球恒星对 WIMP 的散射所平滑的绝热 DM 尖峰的存在可能与观测伽马射线通量一致。相反，在黑洞瞬时增长的极端情形下，轮廓可具有高达 $\gamma \sim 1.2$、相应 $\gamma_{sp-inst}=1.4$ 以及 $R_\text{sp-inst}\sim 15$-$25$ pc。此外，我们对 S2 轨道内总 DM 质量的分析结果不如谱分析严格。我们的工作旨在指导未来利用当前及下一代望远镜（如下一代切伦科夫望远镜阵列）对 GC 区域的研究，后者将以更高的通量灵敏度和角分辨率扫描 GC。