借助数值模拟揭示低质量子晕存活与湮灭光度

本工作中，我们进行了一系列专门设计的数值模拟，以进一步阐明与伽马射线暗物质搜寻相关的质量尺度上的暗物质（DM）子晕存活问题，该课题目前存在激烈争论。具体而言，我们开发并使用了改进版 DASH（一种 GPU $N$ 体代码）来研究低质量子晕在类银河系晕中的演化，达到了前所未有的精度，在模拟中实现了太阳质量与亚秒差距分辨率。我们模拟了具有不同质量、浓度和轨道特性的子晕，并考虑了银河系自身引力势的影响。更具体地，我们分析了子晕的束缚质量分数与湮灭光度的演化，发现大多数子晕存活至今，尽管某些情况下它们在吸积时损失了超过 99% 的质量。宿主中的重子物质引发了更为严重的质量损失，尤其是当子晕轨道更平行于星系盘时。许多此类子晕穿过太阳银心半径，从而更易从地球探测其湮灭通量。我们发现绕纯暗物质晕运行且近心点在太阳邻域的子晕，在红移零处损失其初始湮灭光度的 70–90%，当宿主中也包含重子时该值增至 99%。我们发现子晕的质量损失与近心点处的有效潮汐场之间存在强关联。事实上，对浓度、轨道参数、宿主势和重子成分的诸多依赖性可通过这一单一参数解释。除了阐明低质量星系子晕的存活，我们的结果可提供详细预测，助力当前与未来探寻暗物质本质的努力。