自相互作用暗物质中星系团尺度暗晕的结构与聚集历史

我们对冷暗物质 (CDM) 和自相互作用暗物质 (SIDM) 模型下的 28 个弛豫大质量星系团尺度暗晕进行了仅暗物质的模拟，以研究在较大半径处模型间的结构差异，此处重子物理的影响预期非常有限。我们发现，若自散射截面为 $\sigma/m_\chi=1$ cm$^2$ gr$^{-1}$，暗晕的密度、椭球轴比和速度各向异性 ($\beta$) 的径向分布剖面在模型间差异显著（在 $\sim1\sigma$ 水平），即使在 $\gtrsim10\%$ 的维里半径处也是如此。与观测推断的密度剖面直接比较不利于 $\sigma/m_\chi=1$ cm$^2$ gr$^{-1}$ 的 SIDM，但这是在中间径向范围（$\sim3\%$ 的维里半径）内，其中重子物理的影响不确定。在此截面水平下，我们发现 SIDM 中的 $\beta$ 分布更窄，明显偏向各向同性轨道，没有 SIDM（CDM 的 90\%）暗晕在 $7\%$ 维里半径处具有 $\beta>0.12$。我们估计，一旦观测不确定性改善几倍，利用 $\sim30$ 个（$\sim10^{15}$ M$_\odot$）弛豫星系团组成的观测样本，$\beta$ 有可能用于对 SIDM 施加有竞争力的限制。我们研究了 SIDM 星系团中暗晕聚集历史记忆的抑制。对于 $\sigma/m_\chi=1$ cm$^2$ gr$^{-1}$，我们发现这仅发生在暗晕中心区域（约暗晕尺度半径的 $1/4$），且仅发生在该区域内质量聚集早于形成红移 $z_f\sim2$ 的暗晕中。否则，聚集记忆保留，并以类似于 CDM 的方式反映出来，尽管趋势较弱。