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超轻暗物质与银河系矮卫星星系不相容

宇宙学与河外天体物理 2020-04-15 v2 星系天体物理 高能物理 - 唯象学

摘要

矮星系的密度剖面高度多样化。若暗物质是诸如轴子之类的超轻粒子,则模拟预言一种独特且唯一的剖面。若轴子质量足够大以拟合超暗矮(UFD)卫星星系(m1021m\gtrapprox 10^{-21} eV),则模型无法拟合Fornax和Sculptor的密度剖面,并被超过3σ3-\sigma置信度排除。若轴子质量处于可拟合Fornax和Sculptor矮球状星系质量剖面的质量区间,则其延展的剖面意味着UFDs具有巨大质量(10111012M\approx10^{11}-10^{12}M_{\odot})。这些UFDs的大质量由动力学摩擦论证以超过3σ3-\sigma置信度排除。考虑到UFDs的恒星形成历史和恒星质量,这一张力会进一步加剧。除非未来带重子反馈的超轻暗物质(ULDM)模拟显示暗物质晕密度结构显著改变,当前数据与ULDM图景不相容。放宽经典矮星系的斜率约束将导致排除质量小于6×10226\times10^{-22} eV的ULDM。

关键词

引用

@article{arxiv.1906.11848,
  title  = {Ultra-light Dark Matter is Incompatible with the Milky Way's Dwarf Satellites},
  author = {Mohammadtaher Safarzadeh and David N. Spergel},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1906.11848},
  year   = {2020}
}

备注

Accepted for publication in ApJ main journal