利用吸积球状星团星流探测暗物质本质
星系天体物理
2020-12-17 v2
摘要
低质量星系晕中暗物质(DM)中心密度分布的陡缓是探测暗物质本质的有力手段。我们提出一种利用恒星星流探测星系子晕内部剖面的新方案。我们表明，吸积球状星团(GC)星流——即最初在卫星星系内演化、后来与银河系(MW)并合的GC经潮汐剥离产生——的当前形态与动力学性质，对其母卫星的中心暗物质密度剖面和质量敏感。在尖峰冷暗物质(CDM)子晕中吸积的GC产生的星流，比在核态子晕中吸积的星流在物理上更宽、动力学上更热。将银河系星流“GD-1”与“Jhelum”（可能为吸积GC起源）与我们的模拟初步比较，显示倾向于核态子晕。若这些结果在未来数据中成立，其暗示要么暗物质尖峰被重子反馈抹除，要么其子晕天然具有核态密度剖面，意味着超出CDM的暗物质模型。此外，吸积GC星流高度结构化并呈现复杂形态特征（如平行结构与“支刺”）。这表明吸积情景可自然解释近期观测到的一些银河系星流的奇特现象。我们还提出一种在星流中形成“缺口”的新机制：当母子晕的残余后来穿过星流时。此相遇可比先前考虑的与暗物质子晕随机相遇持续更久（且影响更大），因为GC星流与其母子晕处于相似轨道且相对速度小。当前与未来的银河系晕巡天将揭示众多暗弱恒星星流，并提供证实我们以此新暗物质探针对初步检验所需的数据。
引用
@article{arxiv.2005.12919,
title = {Probing the nature of dark matter with accreted globular cluster streams},
author = {Khyati Malhan and Monica Valluri and Katherine Freese},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.12919},
year = {2020}
}
备注
24 pages, 15 figures, 1 table, accepted for publication in MNRAS