超暗矮星系对 MOND 的挑战

修正牛顿动力学(Modified Newtonian Dynamics, MOND)在低加速度下极为有力地解释了星系的平坦转动曲线,以及星系的重子含量与其观测圆速度之间的关系,即重子 Tully-Fisher 关系(Baryonic Tully-Fisher Relationship, BTFR)。已知 MOND 无法解释超暗矮星系(ultra-faint dwarf galaxies, UFDs)的观测速度弥散,其理由是相较于冷暗物质模型,UFDs 在 MOND 下更容易受到潮汐破坏。我们指出:(i) UFDs 中潮汐加速度与内禀加速度之比极低;(ii) UFDs 偏离 MOND 预言的程度与潮汐敏感性之间无相关性;(iii) 来自 Gaia 自行分析对 UFDs 轨道参数的近期约束加剧了 MOND 面临的挑战。特别地,Gaia 数据表明大熊座 I(Ursa Major I)正经历近期落入银河系晕的过程,其在 7-$\sigma$ 水平上同 MOND 的不一致不能归因于早期落入的卫星星系。此外,Gaia DR2 的新数据显示 Willman I 在所有 UFDs 中轨道偏心率最低,其在 4-$\sigma$ 水平上偏离 MOND 不能如先前所推测地归因于高偏心率轨道。最后,鉴于 Tucana III 是唯一观测到潮汐特征的 UFD,而 Reticulum II 和 Segue I 是另外两个潜在挑战 MOND 的 UFD,因为它们与 Tucana III 具有可比较的银心距离却未显示潮汐特征。宽双星是否抬高了 UFDs 的速度弥散仍是一个有待未来多历元观测解决的开放问题。