暗物质星系暗核的核心密度：对 Lambda-CDM 范式的关键挑战

我们将冷暗物质星系中中心质量浓度的观测结果与来自银河盘动力学约束和 Tully-Fisher 关系所得的约束进行比较。对于当前受欢迎的 cosmological 参数值（$\Omega_0 \sim 0.3$；$\Lambda_0=1-\Omega_0 \sim 0.7$；$h \sim 0.7$；经 COBE 和星系丰度标准化的 $\sigma_8$；大爆炸核合学 $\Omega_b$），我们发现与银河旋转速度相当的星系暗核在太阳圆内通常多出约三倍的暗物质，远高于从银河动力学观测推得的值。此类高中心暗物质浓度在星系盘尺度上也意味着，若要复现 Tully-Fisher 关系的零点，必须假设银河系光度比的质量-光度比远低于人口合成模型所预期的值。事实上，即便在假设该暗核中所有质子最终均转化为恒星的极端情况下，采用常规 $I$-波段质量-光度比（$M/L_I \sim 2 \pm 1 (M/L_I)_{\odot}$）的星盘，也会比在给定旋转速度下观测到的星盘暗淡约两个 magnitudes。我们检讨了若干修改 Lambda-CDM 模型以解释这些差异的方法，并得出结论，唯有牺牲该模型其他重大成功，才能实现一致。因此，复现盘状星系的观测特性似乎需要对目前最成功的结构形成模型进行大幅修订。