自相互作用暗物质中团簇质量晕的X射线形态

我们通过对$19$个弛豫团簇质量晕进行宇宙学zoom-in模拟，纳入了冷暗物质(CDM)与自相互作用暗物质(SIDM)模型中的绝热气体。这些团簇选自母模拟中动力学弛豫的团簇，其$M_{\rm 200} \simeq 1\operatorname{-}3\times 10^{15}\,{\rm M}_{\odot}$。在SIDM中，暗物质和团簇内气体分布均比CDM对应情形更呈球状。基于模拟生成模拟X射线图像，并与从Chandra和ROSAT档案中选出的$84$个弛豫团簇的真实X射线图像比较。我们对模拟与真实X射线图像的等光强线进行椭圆拟合，得到在团簇中心半径$r\simeq 0.1\operatorname{-}0.2\,R_{\rm 200}$处的椭率。随着截面增大，SIDM模型中的X射线等光强线比CDM对应情形更圆，这表现为椭率分布函数的系统性偏移。出乎意料的是，观测到的非冷却核团簇的X射线形态与截面$(\sigma/m)= 0.5\operatorname{-}1~{\rm cm}^2/{\rm g}$的SIDM模型吻合优于CDM及$(\sigma/m)=0.1\,{\rm cm}^2/{\rm g}$的SIDM。我们的统计分析表明，后两种模型在$68\%$置信水平(作为保守估计)下被排除。该结论不因改变测量径向范围或施加温度选择判据而改变。然而，主要不确定性源于绝热模型中缺失重子物理，如冷却、恒星形成与反馈效应，其仍有可能使CDM模拟与观测相调和。