温暗物质晕的性质

动机充分的暗物质基本粒子候选者（如惰性中微子）表现为温暗物质 (WDM)。对于质量约为 keV 量级的粒子，自由流会在对应于矮星系尺度的线性涨落功率谱中产生截断。我们利用高分辨率宇宙学 N 体模拟，研究了这些尺度上 WDM 晕和子晕的丰度与结构，所模拟的星系晕质量与银河系相似。在大于自由流截断的尺度上，初始条件具有与 Springel 等人作为 Virgo 联盟 Aquarius 项目一部分先前模拟的冷暗物质 (CDM) 晕之一相同的功率谱和相位。我们模拟了四个 WDM 粒子质量在 1.4-2.3 keV 范围内的晕，并对其中一种情况进行了不同分辨率的进一步模拟。已知功率谱截断得到分辨的 N 体模拟会在丝状结构中发生人工碎裂，产生虚假团块，这些小质量团块（在我们的案例中<10^7 Msun）数量超过真实晕。我们开发了一种鲁棒的算法来识别这些虚假物体并将其从晕目录中移除。我们发现，对于质量<10^9 Msun 的情况，WDM 子晕质量函数相对于 CDM 情况被抑制了一个数量级以上。要求子晕数量至少与银河系中观测到的卫星数量一样多，从而得出（热等效）WDM 粒子质量的保守下限约为 1.5 keV。WDM 晕和子晕具有尖峰密度分布，能很好地用 NFW 或 Einasto 轮廓描述。其中心密度随 WDM 粒子质量降低而降低，且我们考虑的所有模型均未出现 Boylan-Kolchin 等人最近强调的“太大而不能失败”问题。