矮星系旋转曲线的意外多样性

我们研究了来自 EAGLE 和 LOCAL GROUPS 项目的${\Lambda}$CDM 宇宙学流体动力学模拟中星系的圆速度剖面，并将其与涵盖广泛质量范围的观测星系旋转曲线汇编进行了比较。模拟星系的圆速度剖面形状随星系质量系统性地变化，但在固定最大圆速度下显示出极小的变化。对于低质量暗物质主导的系统尤其如此，反映了底层冷暗物质晕的预期相似性。这与观测到的矮星系相矛盾，后者即使在固定最大旋转速度下也显示出旋转曲线形状的巨大多样性。一些矮星系的旋转曲线与模拟吻合良好，而另一些则不然。后者是那些推断出的内部区域 enclosed 质量远低于冷暗物质晕预期的系统，其中包括许多先前工作声称存在恒定密度“核（core）”的星系。因此，“尖点 vs 核（cusp vs core）”问题更好地被表征为“内部质量缺失”问题，而非密度斜率不匹配问题。对于几个星系，这种内部质量缺失的量级远超近期模拟中报道的数值，而在那些模拟中，核是由重子诱导的引力势涨落产生的。我们得出结论，以下陈述中至少有一个必须成立：(i) 暗物质比任何当前模型所设想的更为复杂；(ii) 当前模拟未能重现重子对矮星系内部区域的影响；和/或 (iii) 从运动学数据推断出的“内部质量缺失”星系的质量剖面是不正确的。