暗物质对银河系加速度场的印记

通过时域极端精密光谱观测、脉冲星计时以及太阳邻域食双星系统对恒星加速度的测量，为理解银河系质量分布提供了不依赖于传统平衡模型的见解。根据测得的加速度，我们可以确定总质量密度，并由此通过考虑恒星、气体和尘埃的质量，推断出暗物质的含量。利用FIRE-2模拟的银河系质量星系，我们比较了冷暗物质(CDM)和具有恒定截面1 cm$^2$ g$^{-1}$的自相互作用暗物质(SIDM)在三个具有不同并合历史的暗晕中的垂直加速度轮廓。值得注意的是，在CDM和SIDM中，在固定半径处靠近中平面的垂直加速度轮廓中都观测到了显著的不对称性，特别是在近期受到与人马座/小麦哲伦云质量相当或更大的卫星星系并合影响的暗晕中。这些不对称性为探索星系的并合历史提供了一个独特的窗口。我们表明，SIDM暗晕始终表现出更高的局部恒星和暗物质密度以及更陡的垂直加速度梯度，在太阳邻域附近陡峭程度可达30%。SIDM暗晕在太阳邻域也表现出更扁平的暗晕形状。此外，加速度测量精度的提高和更大的数据集有望为局部暗物质密度提供更好的约束，补充我们通过运动学分析对其在星系内分布的理解。