点燃夜空：构建经验性的本地暗物质速度分布
星系天体物理
2026-03-30 v1 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
大多数地基直接探测暗物质（DM）实验依赖标准晕模型（SHM），该模型假设本地DM速度分布遵循麦克斯韦-玻尔兹曼分布。然而，星系合并可以沉积至今仍保持运动学聚类的DM，导致偏离平滑的SHM预测。此前研究提出，本地恒星速度分布可以作为来自同一祖先系统的DM种群的示踪剂。在这项工作中，我们系统地研究了合并质量和吸积时间如何影响在FIRE-2模拟中的银河系类似星系中本地恒星和DM速度分布之间的相关性。我们发现可追踪的DM组分与其恒星对应组分之间存在强相关性，最紧密的对应关系来自在更早宇宙时期吸积的低质量合并。对于缺乏可识别恒星对应组分的其余DM（它们主导了全部DM比例），我们发现其速度分布可以用逐分量广义高斯分布很好地描述。结合这两个要素，我们重建了完整的本地DM速度分布。该框架捕获了SHM中完全缺失的合并诱导特征——如吸积物质与星系盘的共转。最后，我们将不确定性传播通过重建过程，并表明这些不确定性主要由恒星质量-暗晕质量关系主导，这在近期不太可能有实质性改善。因此，我们认为该框架接近了我们表征本地DM速度分布能力的当前极限。
引用
@article{arxiv.2603.25783,
title = {Set the Night on FIRE: Building an Empirical Local Dark Matter Velocity Distribution},
author = {Xiuyuan Zhang and Andreas Thoyas and Lina Necib and Andrew Wetzel and Arpit Arora},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.25783},
year = {2026}
}
备注
22 pages, 18 figures. To be submitted to ApJ