利用RAVE红团簇星称量本地暗物质
星系天体物理
2015-06-22 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
我们利用RAVE观测确定了太阳邻域的银河系势。我们选取了具有精确距离、视向速度和金属丰度测量的红团簇星。结合2MASS和UCAC星表的数据，我们构建了一个包含4600颗红团簇星的样本，这些星位于一个半径为500 pc、指向南银极方向的圆柱体内，距离范围从200 pc到2000 pc。通过拟合一个显式依赖于三个运动隔离积分、在局部代表银河系势的可分离势（具有四个自由参数）的分布函数，我们推导出垂直力以及距银盘高达2 kpc的总质量密度分布。由于样本深度较大，我们能够几乎独立地确定暗物质质量密度和重子盘面质量密度。我们发现：(i) 在1 kpc处，Kz/(2πG) = 68.5 ± 1.0 M☉/pc²；(ii) 在2 kpc处，Kz/(2πG) = 96.9 ± 2.2 M☉/pc²。假设太阳银心距R0 = 8.5 kpc，我们推导出本地暗物质密度ρDM(z=0) = 0.0143 ± 0.0011 M☉/pc³ = 0.542 ± 0.042 GeV/cm³，重子面质量密度Σ = 44.4 ± 4.1 M☉/pc²。我们的结果与先前发表的1 kpc以内的Kz测定一致，而扩展到2 kpc则显示出暗物质数量出乎意料地大的证据。暗晕的扁率约为0.8，结合240 km/s的圆周速度，可以产生如此高的本地密度。另一种解释（允许较低的圆周速度）是存在一个次级暗成分，即一个非常厚的盘，它要么来自多个小矮星系吸积沉积的暗物质，要么是在有效星系尺度引力修正背景下存在一个有效的幻影厚盘。
引用
@article{arxiv.1406.6896,
title = {Weighing the local dark matter with RAVE red clump stars},
author = {O. Bienaymé and B. Famaey and A. Siebert and K. C. Freeman and B. K. Gibson and G. Gilmore and E. K. Grebel and J. Bland-Hawthorn and G. Kordopatis and U. Munari and J. F. Navarro and Q. Parker and W. Reid and G. M. Seabroke and A. Siviero and M. Steinmetz and F. Watson and R. F. G. Wyse and T. Zwitter},
journal= {arXiv preprint arXiv:1406.6896},
year = {2015}
}
备注
14 pages, 13 figures, accepted to Astronomy and Astrophysics