首批类星体的宿主暗物质晕

若 $z > 6$ 的类星体位于罕见的大质量晕中，$\Lambda$CDM 宇宙学预言它们应被异常大量的明亮伴星系所环绕。本文指出这些伴星系还应具有异常快的运动速度。利用一套新的宇宙学“zoom-in”流体动力学模拟，我给出了类星体伴星系速度分布的预言及其在 $z \, = \, 6$ 时随类星体宿主晕质量的变化。卫星在接近类星体宿主星系时加速，产生视线速度分布随到类星体宿主星系距离减小而变宽的特征。若宿主晕质量 $\gtrsim 5 \times 10^{12} \, \rm M_\odot$，这种速度弥散的增大会尤为显著。典型视线速度在投影半径 $\sim 10 \, \rm kpc$ 处升至 $\approx 500 \, \rm km \, s^{-1}$。约 $10\%$ 的卫星速度应超过 $800 \, \rm km \, s^{-1}$，其中 $\approx 5\%$ 的伴星系视线速度可达 $\sim 1000 \, \rm km \, s^{-1}$。对于较低的宿主晕质量 $\approx 5 \times 10^{11} - 10^{12} \, \rm M_\odot$，伴星系的速度分布明显更平坦。此时典型视线速度约为 $\approx 250 \, \rm km \, s^{-1}$ 且不超过 $\approx 500 \, \rm km \, s^{-1}$。与现有 ALMA、JWST 和 MUSE 视线速度测量对比表明，观测到的 $z > 6$ 类星体伴星系紧密遵循质量 $\gtrsim 5 \times 10^{12} \, \rm M_\odot$ 宿主晕所预期的速度分布，排除了轻质量宿主晕。最后，通过估算 UV 和 \oiii \, 光度函数，我表明速度分布比受宇宙方差强烈影响的伴星系数目计数更能可靠地区分晕质量。