直至核心坍缩：自相互作用暗物质子晕的演化与性质

自相互作用暗物质（SIDM）宇宙学中最热门的问题之一是，散射能否在现今通过核心坍缩诱导出可探测的晕。由于引力潮汐可以加速核心坍缩，观测核心坍缩最有希望的目标的是卫星星系和子晕系统。然而，模拟小的子晕在计算上十分密集，尤其是当子晕开始核心坍缩时。在这项工作中，我们提出了一个模拟SIDM子晕总体的分层框架，其将计算时间降低为子晕总数的线性阶。利用该方法，我们模拟了具有多个速度依赖SIDM模型的子结构透镜系统，并展示了子晕演化如何依赖于SIDM模型、子晕质量和轨道。我们发现，在子晕内部热转移相关的速度尺度下，需要$\gtrsim 200$ cm$^2$/g的SIDM截面，才能使典型红移$z=0.5$的透镜系统中显著比例的子晕发生核心坍缩，并且核心坍缩在透镜中具有独特的可观测特征。我们定量地表明，除当SIDM截面在子晕轨道速度下不可忽略（$\gtrsim \mathcal{O}(1)$ cm$^2$/g）时（此时主晕的蒸发会延迟核心坍缩），子晕中的核心坍缩通常比场晕加速。这表明子结构透镜可用于探测速度依赖的SIDM模型，特别是如果能将视线方向结构（场晕）与透镜平面子晕区分开。有趣的是，我们发现子晕中的核心坍缩可以解释最近报道的由\emph{哈勃空间望远镜}透镜观测发现的子结构超陡密度轮廓。