超流体暗物质下的银河系旋转曲线

近期研究表明，具有超流体相的暗物质（其中声子介导长程力）可产生修正牛顿动力学（MOND）在现象学上已确立的规律。因此，超流体暗物质通过结合粒子暗物质与 MOND（或其相对论完备理论）各自的优点，已成为对天体物理观测的一种有前景的解释。我们在此研究超流体暗物质能否重现观测到的银河系在 $R < 25\,\rm{kpc}$ 范围内的旋转曲线，并能够肯定地回答该问题。我们的分析表明，超流体暗物质以合理范围内的参数很好地拟合了数据。超流体暗物质与 MOND 最显著的差别在于，超流体暗物质需要约少 $20\%$ 的总重子质量（采用合适的插值函数）。总重子质量为 $5.96 \cdot 10^{10}\,M_\odot$，其中 $1.03\cdot10^{10}\,M_\odot$ 来自核球，$3.95\cdot10^{10}\,M_\odot$ 来自恒星盘，$0.98\cdot10^{10}\,M_\odot$ 来自气体盘。我们的分析进一步使我们能够估计银河系超流体核的半径（具体地，所谓的 NFW 半径与热半径）以及超流体相和正常相中暗物质的总质量。通过改变超流体的边界条件以给出 $M_{200}^{\rm{DM}}$ 在 $0.5-3.0\cdot10^{12}\,M_\odot$ 范围内的维里质量，我们发现 NFW 半径 $R_{\rm{NFW}}$ 在 $65\,\rm{kpc}$ 到 $73\,\rm{kpc}$ 之间变化，而热半径 $R_T$ 在约 $67\,\rm{kpc}$ 到 $105\,\rm{kpc}$ 之间变化。这是对非球对称系统的超流体暗物质的首次此类处理。