在银河系类比体中模拟原子暗物质
星系天体物理
2023-04-21 v1 宇宙学与河外天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
暗 sector 理论自然导致暗物质的多组分场景，其中子组分可通过自相互作用耗散能量，从而能在星系内部高效冷却。我们展示了首批银河系类比体的宇宙学流体动力学模拟，其中大部分暗物质为无碰撞的冷暗物质（CDM），但一个子组分（6%）为强耗散的最小原子暗物质（ADM）。这些在GIZMO中实现、并利用FIRE-2星系形成物理来模拟标准重子 sector 的模拟表明，即便添加一小部分耗散暗物质，也能在符合当前宇宙学约束的同时显著影响星系演化。我们展示了具有近似标准模型质量和耦合的ADM气体可冷却形成转动的“暗盘”，其角动量与可见恒星盘紧密对齐。该盘的形态对ADM模型的参数敏感，这些参数影响暗 sector 中的冷却速率。大部分ADM气体在引力下坍缩为暗“团块”（黑洞或镜像恒星形成区域），在中心星系形成显著的核球与转动厚盘。这些团块形成较早并迅速沉降至星系内~kpc处，影响了星系的恒星形成历史及今日的重子与CDM分布。
引用
@article{arxiv.2304.09878,
title = {Simulating Atomic Dark Matter in Milky Way Analogues},
author = {Sandip Roy and Xuejian Shen and Mariangela Lisanti and David Curtin and Norman Murray and Philip F. Hopkins},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.09878},
year = {2023}
}
备注
9 pages, 4 figures, 12 pages of appendices and supplementary figures