自相互作用暗物质与重子物质在塑造暗物质晕演化中的相互作用

我们利用高分辨率流体动力学模拟来检验冷暗物质（CDM）与具有恒定截面 $\sigma^\text{T}/m_{\chi}=1\;\text{cm}^{2}\text{g}^{-1}$ 的自相互作用暗物质（SIDM）情形下暗物质晕性质的差异。我们发现，暗物质自相互作用与重子物理之间的相互作用引发了暗物质晕性质的复杂演化，这种演化依赖于暗物质晕质量与形态类型，以及暗物质晕的质量吸积历史。虽然被选作早型星系类比的高质量暗物质晕在 SIDM 模拟中显示出核化轮廓，但中等质量且具有显著盘状组分的系统可以发展出与 CDM 中相似或更为尖峰的轮廓。SIDM 暗物质晕的最终性质——在 z=0.2 处测量——与暗物质晕集中度和形成时间相关，这表明不同系统之间的差异源于我们观测到了自相互作用的影响。我们还在主暗物质晕的透镜信号中搜寻自相互作用暗物质的特征，并发现爱因斯坦半径分布中潜在差异的线索，这表明未来的宽场巡天或许能够在此基础上区分 CDM 与 SIDM 模型。最后，我们发现所采用的 SIDM 模型相对于 CDM 并未改变子暗物质晕的丰度。