TangoSIDM 项目：恒星质量 Tully-Fisher 关系是否与自相互作用暗物质一致？

与冷、无碰撞的暗物质范式（CDM）相比，自相互作用暗物质（SIDM）有可能显著影响星系形成，从而产生可观测的效应。本研究旨在阐明这种影响，并证明恒星质量 Tully-Fisher 关系对速度依赖的 SIDM 模型参数空间施加了强有力的约束。我们展示了一套新的宇宙学流体动力学模拟，该模拟包含了 TangoSIDM 项目的 SIDM 方案和 SWIFT-EAGLE 星系形成模型。生成了两套宇宙学模拟：一套（Reference 模型）与观测到的 $z=0$ 星系恒星质量函数、星系质量-大小关系以及恒星-晕质量关系吻合良好；另一套（WeakStellarFB 模型）中恒星反馈效率较低，尤其对于类似银河系的系统。两种星系形成模型均在四种暗物质宇宙学下进行了模拟：CDM、具有两种不同速度依赖截面的 SIDM，以及具有恒定截面的 SIDM。虽然 SIDM 不会改变诸如恒星质量和恒星形成率等星系整体属性，但它确实使星系变得更加延展。在重子主导中心引力势的类银河系星系中，SIDM 会发生热化，导致暗物质在中心区域积聚。这种积聚产生的密度剖面比 CDM 中由绝热收缩产生的密度剖面更陡峭。星系中心区域增强的暗物质密度导致 Tully-Fisher 关系的斜率发生偏离，与观测数据显著不符。相比之下，由 CDM 模型导出的 Tully-Fisher 关系与观测结果吻合良好。