来自星系群与星系团的速变自相互作用暗物质

我们利用宁静星系群与星系团的观测数据探究暗物质的自相互作用。我们的分析采用 Jeans 形式体系，并比以往工作考虑了更广泛的系统效应，包括绝热收缩与恒星各向异性，以稳健地约束自相互作用截面。对于星系群和星系团，我们的结果表明与冷无碰撞暗物质相比，对非零截面有轻微偏好。我们的星系群结果为 $\sigma/m=0.5\pm0.2~\mathrm{cm}^2/\mathrm{g}$，首次在星系与大质量星系团之间的中间尺度上对自相互作用暗物质（SIDM）给出约束。我们的星系团结果为 $\sigma/m=0.19\pm0.09~\mathrm{cm}^2/\mathrm{g}$，上限为 $\sigma / m < 0.35~\mathrm{cm}^2/\mathrm{g}$（95% CL）。因此，我们的结果排除了为解决星系小尺度结构问题所需的量级为 $1~\mathrm{cm}^2/\mathrm{g}$ 或更大的速度无关截面，但与随散射速度增大而减小速变截面一致。比较含与不含绝热收缩效应的截面，我们发现绝热收缩对我们数据样本给出略大的值，但在 $1\sigma$ 水平上一致。最后，为验证我们的方法，我们将 Jeans 分析应用于由 $\sigma/m = 1~\mathrm{cm}^2/\mathrm{g}$ 的 SIDM 加重子模拟生成的模拟数据样本。这是首次在直接由模拟测量的恒星与透镜可观测量层面对 Jeans 模型进行检验。我们发现我们的分析给出了截面的稳健确定，并一致地推断出真实的重子与暗物质密度轮廓。