强引力透镜中暗物质子结构的功率谱

研究宇宙中最小的自束缚暗物质结构可以揭示暗物质基本粒子性质的重要线索。星系尺度的强引力透镜提供了一种独特的方式来探测和刻画距银河系宇宙学距离的暗物质子结构。在冷暗物质（CDM）范式内，透镜星系内低质量子晕的数量预期很大，这意味着它们对透镜收敛场的贡献近似为高斯分布，因此可以用其功率谱来描述。我们在此发展了一个通用形式体系，从不同第一性原理计算不同暗物质子晕群的子结构收敛功率谱。作为一个示例，我们将我们的框架应用于两个不同的子晕群：一个由标准 CDM 驱动的截断纳瓦罗-弗伦克-怀特（Navarro-Frenk-White）子晕群，以及一个由自相互作用暗物质（SIDM）驱动的截断核子晕群。我们详细研究了子晕丰度、质量函数、内部密度轮廓和集中度如何影响子结构功率谱的幅度和形状。我们确定功率谱主要对子晕丰度与质量函数矩的特定组合以及分析中纳入的最大子晕的平均潮汐截断尺度敏感。有趣的是，我们表明子结构功率谱在大波数处的渐近斜率反映了子晕的内部密度轮廓。特别是，SIDM 功率谱在大波数处表现出 CDM 功率谱所没有的特征性陡化，这开启了利用该可观测量（如果可测量的话）来区分这两种情景的可能性。