用流体动力学模拟检验星系暗物质轴对称分布函数的预言

星系暗物质（DM）搜寻的信号预言通常依赖于关于暗物质在晕中的相空间分布函数（DF）的假设。这既适用于粒子型（例如 $p$ 波抑制或 Sommerfeld 增强的湮灭、与原子散射等）也适用于宏观型暗物质候选者（例如原初黑洞的微引力透镜）。随着实验和观测精度的提高，在推导对暗物质候选者的可靠限制或可信探测线索的前景下，更好地评估理论不确定性变得紧迫。晕中分布函数最可靠的预言基于求解稳态无碰撞玻尔兹曼方程（例如类 Eddington 反演、作用量-角变量方法等），并与观测约束自洽。人们可以从最大对称性和最少自由度出发，再逐步增加复杂性。关键问题在于，增加复杂性（计算成本高）是否能改善预言，以及若如此应在何处停止。可通过针对放大缩放的流体动力学宇宙学模拟做出预言来获取线索，其中可获取真实的（粗粒化）相空间信息。本文中，我们检验了 Eddington 反演的轴对称扩展，以由其密度剖面和系统总引力势预言完整的暗物质分布函数。这允许超越球对称性，并且先验地非常适用于旋涡星系。我们表明，轴对称未必优于球对称，因为（观测上未受约束的）暗物质晕的角动量并不普遍与重子角动量对齐。理论误差与 Eddington 反演相近，对于旋涡星系中粒子暗物质搜寻相关的速度依赖型预言处于 10-20% 水平。我们详尽描述了该方法并对结果进行了评论。