天体物理学 > 星系的天体物理学
[提交于 2020年6月19日
(v1)
,最后修订 2020年11月24日 (此版本, v4)]
标题: 模糊暗物质与暗物质晕核
标题: Fuzzy Dark Matter and Dark Matter Halo Cores
摘要: 冷暗物质(CDM)模拟预测了中心暗物质尖峰,其密度随着 $\rho$(\( r \)) $\sim$ \( 1/r \) 增大而发散,但观测通常表明具有有限中心密度的恒定密度核 $\rho_0$,并在核心半径 \( r \) $_0$ 内部具有平坦的密度分布。本文探讨了模糊暗物质(FDM),一种假设的质量为 \( m \) $\approx$ \( 10 \) $^{-22}$ eV 并在天体物理尺度上具有相应德布罗意波长的粒子,是否可以解决这一核心-尖峰问题。 我们表明,具有CDM晕星系际质量 M$_{vir} \leq 10^{11}$M$_{\odot}$的星系遵循两个核心的标度关系。 除了众所周知的普遍存在的核心列密度$\Sigma_0 \equiv \rho_0 \times$r$_0$= 75 M$_{\odot}$pc$^{-2}$外,核心半径随着暴室质量呈幂律增长,r$_0 \sim$∝ M$_{vir}^{\gamma}$,比例系数$\gamma$为一阶量级。利用施怀等人(Schive et al.)的模拟结果。 (2014年),我们证明了如果观测星系样本的弥散质量与形成红移z呈以下关系,FDM可以解释r$_0$-M$_{vir}$的标度关系: M$_{vir}\sim$(1+z)$^{-0.4}$。 然而,观测到的常数$\Sigma_0$却与FDM核心完全不符,FDM核心的特征在于其陡峭的依赖关系$\Sigma_0 \sim$r$_0^{-3}$,且与z无关。 现在需要更高分辨率的模拟来确认Schive等人的模拟,并特别探索溶剂核和周围晕之间的过渡区域。 如果这些结果成立,就可以排除FDM作为观测到的暗物质核的起源,而需要其他物理过程来解释它们的形成。
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