银河系矮椭球星系无暗物质的天体力学证据
星系天体物理
2020-03-25 v3 广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 唯象学
高能物理 - 理论
摘要
银河系矮椭球星系（MW dSphs）的性质一直受到质疑，特别是它们是否由暗物质（DM）主导。在此我们研究一种替代情景：在其富气前身首次落入后，MW 对无 DM 的 dSphs 施加潮汐激波，相关理论计算已通过纯 N 体模拟得到验证。dSphs 是否处于首次落入无法仅依据其恒星形成史来判定。事实上，气体剥离可能引起复杂的引力不稳定性，而近心点通道可引发潮汐瓦解过程。然而，Gaia 卫星在确定它们过去的轨道运动及 MW 速度曲线方面精度的提升正提供关键结果。首先，潮汐激波解释了为何无 DM 的 dSphs 优先出现于其近心点附近（此处它们正处于瓦解过程中），而它们作为长寿命卫星存在的概率极低（P ~ 2×10^-7），这与当前 DM 主导的 dSph 情景相矛盾。其次，大多数 dSph 束缚能与首次落入一致。第三，预测所观测 dSph 速度弥散的 MW 潮汐激波，其振幅本身由最精确的 MW 速度曲线所预测。第四，潮汐激波准确预测了作用于 dSphs 半光半径处的力或加速度，包括 MW 与麦哲伦系统的引力吸引。上述结果暗示 dSphs 是无 DM 的、并在近心点附近遭受潮汐激波的，这可能在我们近场宇宙学理解上引发显著震动。
引用
@article{arxiv.2002.09493,
title = {Orbital evidences for dark-matter-free Milky Way dwarf spheroidal galaxies},
author = {Francois Hammer and Yanbin Yang and Frederic Arenou and Jianling Wang and Hefan Li and Piercarlo Bonifacio and Carine Babusiaux},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.09493},
year = {2020}
}
备注
16 pages, 6 Figures, The Astrophysical Journal in press, version after proof corrections