A warning on the determination of the halo mass
本文总结了我们在暗物质晕质量测定方面的工作,这些工作是基于对测试粒子的转动曲线或引力透镜的观测。正如我们所展示的,一些关于暗物质性质的研究包括额外的假设并不罕见,有些甚至是关于暗物质的本质,我们想要确定的!,这使研究和从观察中获得的结果产生偏差,在某些情况下,这意味着整个系统不一致。
2011-11-25 astro-ph.GA gr-qc
The local dark matter distribution in self-interacting dark matter halos
在EAGLE流体动力学模拟中,我们研究了类银河系中暗物质自相互作用对局域暗物质分布的影响。这些模拟是用两种不同的自相互作用暗物质模型进行的,一种是恒定的,另一种是速度依赖的自相互作用截面。我们发现,在有暗物质自相互作用和重子的模拟中,类银河晕的局部暗物质速度分布与在有重子的无碰撞暗物质模拟中得到的结果基本相似.在这两种情况下,当地的暗物质的速度分布符合最佳拟合麦克斯韦分布。在有或没有暗物质自相互作用的模拟中包括重子增加了局部暗物质密度,并将暗物质速度分布向更高的速度移动。为了研究直接检测的影响,我们计算直接从模拟得到的暗物质晕积分,并将其与最佳拟合麦克斯韦速度分布得到的积分进行比较。我们发现,麦克斯韦分布提供了一个很好的适合大多数晕的晕积分,没有任何显着的差异,不同的暗物质自相互作用模型的结果。
2022-10-12 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Determination of the best dark matter profile for the Milky Way with Gaia DR3 using Bayesian Model Comparison
IIT Hyderabad(印度理工学院海德拉巴分校)
通过贝叶斯模型比较分析,利用Gaia DR3数据确定描述银河系旋转曲线的最佳暗物质模型,比较了三种不同的恒星模型和七种不同的暗物质模型,发现Einasto分布比NFW分布更受青睐,且核心暗物质分布优于NFW分布,同时发现MOND模型拟合效果不如暗物质模型。
2026-05-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic Ray-Dark Matter Scattering: a New Signature of (Asymmetric) Dark Matter in the Gamma Ray Sky
我们考虑了银河宇宙射线电子和质子在末态光子辐射下被暗物质散射的过程。这一过程为用伽马射线寻找银河系暗物质提供了一种新的方法。我们认为,对于一个通用的弱相互作用的大质量粒子,如共同湮灭或速度依赖的横截面的影响,伽马射线发射的宇宙射线散射的暗物质通常小于从暗物质对湮灭。然而,如果暗物质粒子不能成对湮灭,例如在非对称暗物质场景中的情况,则具有终态光子发射的宇宙射线散射提供了一个独特的窗口来检测来自暗物质的伽马射线信号。我们估计预期的通量水平和它的光谱特征为一个通用的超对称设置,我们还讨论了偶极和发光的暗物质。我们表明,在某些情况下,伽马射线发射可能是大到足以检测到的费米大面积望远镜。
2011-08-17 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Gravitational Focusing of Wave Dark Matter
一个巨大的天体使局部的暗物质分布变形,导致局部的暗物质密度过高。这种现象通常被称为引力聚焦。在太阳系中,由于太阳的引力聚焦导致地面实验中暗物质信号的调制。我们考虑质量小于10 eV的轻玻色暗物质的引力聚焦。这种暗物质候选者的波动性质导致了局部超密度和光谱中的独特特征,这两者都可以通过实验相关。我们提供了一个形式主义,捕捉引力聚焦和波暗物质的随机性,特别注意粒子暗物质的相似性和差异。当暗物质的德布罗意波长变得与系统的大小相当或小于系统的大小时,和/或当暗物质的速度色散足够小时,观察到密度对比度和光谱中的独特图案。虽然引力聚焦效应对于松弛的晕暗物质成分通常保持在百分之几的水平,但对于暗物质子结构,它们可能要大得多。有几个动机良好的暗物质子结构,我们调查如何每个子结构响应太阳的引力势。讨论了波动暗物质与粒子暗物质行为相似的极限。
2022-04-02 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
A determination of the LMC dark matter subhalo mass using the MW halo stars in its gravitational wake
本研究利用Gaia DR3数据构建晕族示踪星数据集,结合理论模型改进了对LMC轨道引力效应的表征,首次估算出LMC暗物质子晕质量约为$1.7\times10^{11}$太阳质量,与已有文献结果相符。
2024-06-03 astro-ph.GA
Dark Matter Deficient Galaxies as Probes of Dark Matter
Vanderbilt University(范德堡大学);Harvard University(哈佛大学)
该研究提出暗物质-重子可分离性条件,利用暗物质缺失星系约束晚期暗物质相互作用、耗散及暗物质晕稳定性,补充宇宙学与实验室探针。
2026-07-30 astro-ph.GA gr-qc hep-ph
General circular velocity relation of a test particle in a 3D gravitational potential: application to the rotation curves analysis and total mass determination of UGC 8490 and UGC 9753
本文导出了一种新的适用于各种曲线坐标系的三维引力势中试验粒子的圆速度关系式,该关系式适合于简化为正交形式。作为一个说明的潜力,确定的圆速度表达式,我们执行的旋转曲线分析的UGC 8490和UGC 9753,我们估计这两个星系的总质量和暗物质质量的假设下,它们各自的暗物质晕有球形,长球形和扁球形的质量分布。我们采用恒星星族合成模型和总HI密度图,得到了两个星系的恒星和HI+He+金属的自转曲线。从观测到的UGC 8490和UGC 9753的自转曲线中减去恒星加气体的自转曲线,得到两个星系的暗物质圆速度曲线。我们通过新建立的专门针对球形、长球形和扁球形质量分布的圆速度公式,考虑Navarro、Frenk和White、Burkert、Di Cintio、Einasto和Stadel暗物质晕,拟合了UGC 8490和UGC 9753的暗物质自转曲线。我们的主要发现如下:在全球范围内,核心暗物质配置文件Burkert和Einasto优于尖状纳瓦罗,弗伦克和白色和迪Cintio。此外,球形/扁圆形暗物质模型更适合的暗物质旋转曲线的两个星系比长形暗物质晕。
2018-04-20 astro-ph.GA
Assessment of Dark Matter Models Using Dark Matter Correlations across Dwarf Spheroidal Galaxies
预测的暗物质子结构在千秒差距尺度的大小是依赖于模型。因此,如果通过观测测量出暗物质质量密度之间的相关性作为它们之间距离的函数,我们就可以仔细研究暗物质的情况。在本文中,我们提出了一个评估程序的暗物质的情况。首先,我们使用盖亚的数据来推断在天炉座矮球状星系的恒星的单体相空间密度。后者与Jeans方程一起,在使用泊松方程消除引力势之后,揭示了暗物质的质量密度作为其在星系中位置的函数。我们推导出了暗物质质量密度之间的相关性,作为它们之间距离的函数。未观察到统计学显著相关性。其次,为了与标准冷暗物质进行比较,我们还计算了Eagle流体动力学模拟的小晕中暗物质质量密度之间的相关性。我们表明,从模拟和盖亚的相关性是一致的。第三,我们表明,盖亚观测可以用来限制参数空间的金兹伯格-朗道统计场论的暗物质质量密度和随后收缩的参数空间的任何暗物质模型。作为两个例子,我们展示了如何留下限制(i)一个经典的气体暗物质和(ii)超流暗物质。
2022-08-01 astro-ph.CO astro-ph.GA cond-mat.other
The Coupling of Galactic Dark Matter Halos with Stellar Bars
共振力矩将恒星棒与暗物质晕耦合在一起。在这里,我们使用高分辨率的数值模拟,以证明长期的角动量之间的恒星酒吧和不同方向的暗物质轨道转移。我们表明,酒吧驱动的反转的暗物质轨道方向可以发挥令人惊讶的大作用的酒吧模式的速度的演变。在主要的共旋晕中,暗物质轨道被困在恒星棒中,形成一个平行的暗物质棒。这个暗物质棒的垂直高度是恒星棒的两倍多。在逆行轨道主导的晕中,形成了一个垂直于恒星棒方向的暗物质尾流。这些暗物质过密度为寻找暗物质湮灭或衰变信号提供了一个新的空间。我们预测银河系中有一个与恒星棒对齐的暗物质棒,以及一个暗物质尾流,其近端应该从银河系中心延伸到银河系经度$l \approx 323^\circ$。
2021-05-10 astro-ph.GA
The effect of hydrodynamical simulation inspired dark matter velocity profile on directional detection of dark matter
定向探测是探测暗物质的重要途径。这些实验的输入是暗物质的速度分布。最近的流体动力学模拟表明,暗物质速度分布与标准光环模型有很大不同。我们研究的影响,这些更新的速度分布在暗物质定向探测实验。我们计算的事件所需的比率,以确认的前向后不对称性和最大反冲率的环的存在,使用不同的暗物质速度分布的$^{19}$ F和ESTA目标。我们表明,使用更新的暗物质速度剖面,前向后不对称性和最大反冲率的环可以确认使用的$\sim$ 2 - 3少的事件相比,使用标准Halo模型的一个因素。
2018-02-08 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
Tully-Fisher Scalings and Boundary Conditions for Wave Dark Matter
我们研究了一种称为波暗物质的暗物质理论,也称为标量场暗物质(SFDM)和玻色子星暗物质或玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)暗物质(也见轴子暗物质),以及它与塔利-费舍尔关系的关系。我们展示了两个边界条件,使球对称静态波暗物质晕Tully-Fisher-like关系:(BC 1)固定在波暗物质晕的外边缘的长度尺度引起的Tully-Fisher-like关系的形式$M/v^4=\text{constant}$。(BC2)将暗物质的密度固定在波暗物质晕的外边缘,会产生一个类似塔利-费舍尔的关系式,其形式为$M/v^{3.4}=\text{const}$。
2015-02-17 astro-ph.GA gr-qc
Wave Dark Matter and the Tully-Fisher Relation
我们研究了一种称为波暗物质的暗物质理论,也被称为标量场暗物质(SFDM)和玻色子星暗物质或玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)暗物质,在球对称和它的关系到塔利-费舍尔关系。我们发现,固定波暗物质的振荡频率附近的暗星系晕的边缘意味着塔利-费舍尔的关系,这些晕。然后,我们描述了这个边界条件,这是大致相当于固定的每一个星系晕质量分布的指数衰减的尾巴的一半长度,可能会产生可检验的预测,这个理论的暗物质。
2014-09-25 astro-ph.GA gr-qc
Determination of Dark Matter Halo Mass from Dynamics of Satellite Galaxies
我们表明,暗物质晕的质量可以从其卫星星系的动力学状态推断。使用9暗物质模拟晕像银河系(MW),我们发现,目前在每个晕的子结构遵循的轨道结合能和角动量的相空间中的特征分布,这种分布是类似的从晕到晕,但有一个内在的依赖于晕形成的历史。我们构造这个分布直接从模拟一个特定的晕和扩展的结果相似的形成历史,但不同的质量通过缩放晕。观测到的晕的质量,然后可以估计通过最大化的可能性比较测量的运动学参数的卫星星系与这些分布。我们测试了这种方法的有效性和准确性与模拟的模拟样本。利用9个示踪星的位置、径向速度和自行,并假设观测的不确定性与MW卫星星系相当,我们发现晕质量可以恢复到$\sim$ 40%以内。如果使用30个示踪剂,则准确度可提高到$\sim$ 25%以内。然而,相空间分布对晕形成历史的依赖性设定了$\sim$ 20%的最小不确定性,该不确定性不能通过使用更多示踪剂来降低。我们相信,这种最小的不确定性也适用于任何质量测定晕时,使用的相空间信息的其他运动示踪剂。
2017-10-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
The filament determination depends on the tracer: comparing filaments based on dark matter particles and galaxies in the GAEA semi-analytic model
本文利用GAEA半解析模型和DisPerSE算法,比较了基于暗物质粒子与星系两种示踪体提取的纤维状结构,发现二者总体一致但星系示踪会低估终止于大质量星系团的纤维状结构数量。
2023-07-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark matter profiles of SPARC galaxies: a challenge to fuzzy dark matter
本文用贝叶斯框架和模型比较分析SPARC星系旋转曲线,发现过半星系偏好模糊暗物质轮廓,但粒子质量无法用单一值拟合全部星系。
2022-07-28 astro-ph.CO astro-ph.GA