Could compact stars in globular clusters constrain dark matter?
本研究通过球对称Jeans分析球状星团M4的恒星数据，未发现暗物质存在证据并给出其密度上限，指出球状星团不适合作为揭示暗物质微观性质的观测实验室。
2023-03-31 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Globular Clusters and Dark Satellite Galaxies through the Stream Velocity
没有引力束缚的暗物质的纯重子球状星团的形成仍然是一个理论上的挑战。我们表明，只要重子和暗物质之间存在相对流速，这些物体就可能自然形成。流的速度导致重子和暗物质扰动的线性模式之间的相移，当它们坍缩时，这转化为两个分量之间的空间偏移。对于2sigma（3sigma）密度涨落，质量在1 e5 - 2.5e6 Msun（1 e5 - 4 e6 Msun）范围内的重子团块坍缩在它们对应的暗物质晕的维里半径之外。这些天体可以作为长寿命的无暗物质天体而存在，并可能成为球状星团。此外，它们的暗物质对应物被剥夺了气体，可能成为暗卫星星系。
2014-07-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Globular clusters vs dark matter haloes in strong lensing observations
爱因斯坦环或巨弧的图像中的微小扭曲提供了探测质量低于$10^9$ M $_{\odot}$的暗物质晕或亚晕的令人兴奋的前景，其中大多数都太小，无法形成可见的星系。在宇宙演化的冷暗物质模型中，预计存在大量这样的晕;相反，其他模型，如暖暗物质，预测没有晕低于这个数量级，这取决于暖暗物质粒子的性质。因此，试图探测这些小扰动可以区分不同种类的暗物质粒子，甚至完全排除冷暗物质模型。透镜星系中的球状星团也会引起图像的扭曲，原则上，这可能会污染测试。本文研究了室女星系团中六个早型星系中球状星团的总体分布。我们发现质量为$\sim10^6$ M $_{\odot}$的球状星团的数密度与暗物质扰动物（包括透镜中的次晕和沿视线的晕）的数密度相当。我们发现，在球状星团和暗物质晕的质量集中程度非常不同，导致不同的透镜畸变。这些可以用毫角秒分辨率的成像来检测，这种成像可以区分球状星团和暗物质晕信号。
2017-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Testing for Dark Matter in the Outskirts of Globular Clusters
利用球状星团外围恒星的自行来估算星团速度色散剖面，使之尽可能在其潮汐半径范围内。我们使用个人的颜色星等图，选择高概率星团恒星的25个金属贫球状星团在20千秒差距的太阳，其中19个有大量的恒星在大半径。在这19个星系团中，有11个星系团在3-6个半质量半径范围内具有下降速度色散，6个星系团是平坦的，2个星系团可能具有上升速度色散。的配置文件都在预期的范围内从模拟集群开始在高红移放大宇宙学模拟。这11个星系团的速度色散曲线下降，与银河系背景之上没有暗物质是一致的。这6个具有近似平坦的速度色散剖面的星系团可能有局部的暗物质，但不明确。这两个具有上升速度色散剖面的星系团与残留的局部暗物质晕一致，但需要成员确认和详细的轨道模型来进一步测试这些初步结果。
2021-09-07 astro-ph.GA
Lights in the Dark: Globular clusters as dark matter tracers
本研究针对球状星团数量/总质量与星系位力质量线性相关但恒星成分无此关联的观测问题，拓展已有经验模型并结合模拟，证实球状星团可作为暗物质位力质量的优秀示踪剂，还能通过其丰度测量暗物质平滑吸积量。
2023-05-01 astro-ph.GA
Stellar envelopes of globular clusters embedded in dark mini-haloes
我们发现，硬遇到嵌入在暗物质（DM）晕中的球状星团的中心区域必然导致形成的引力约束恒星信封，远远超出系统的标称潮汐半径。使用统计参数和数值技术，我们推导出的平衡分布函数的恒星从中心的非发散球势。独立的速度分布与恒星被抛出，GC信封的密度分布渐近$ρ\sim r^{-4}$在大的距离，并成为等温向中心。添加一个DM晕分量会留下两个明确的观测特征：（i）在大距离处，投影的速度色散剖面变平或略有增加，以及（ii）外表面密度剖面系统地比没有暗物质的模型更浅。
2017-06-08 astro-ph.GA
A Soliton Solution for the Central Dark Masses in 47- Tuc Globular Cluster and Implications for the Axiverse
我们对球状星团47-Tuccino中心恒星的上升自行提供了驻波解释，这些恒星的上升自行相当于总质量的$\simeq 0.44\%$。我们表明，这可以解释为暗物质的光玻色子组成的孤子核心，$ m \geq 10^{-18} eV $，对应于$ \leq 0.27 pc$，作为一个替代方案，一个单一的黑洞（BH）或最近提出的恒星BH残余物的浓度。这一点特别重要，因为在没有重核的情况下，拥有一个具有上述半径的浓缩恒星BH残留物是非常具有挑战性的，因为三个天体的相遇会阻止BH如此浓缩。我们认为这个核心是由这个球状星团在围绕我们银河系的暗晕运行时被深引力势捕获的暗物质发展而来的。这个玻色子可能是第二个轻轴子的证据，除了$10^{-22} eV$的较轻玻色子之外，矮球状星系的大暗核暗示了占主导地位的暗物质。两个这样的轻玻色子质量标度的识别有利于广义弦论预测的一个广泛的，离散的质量谱的轴子标量场。
2020-02-24 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
"Dark" systems in globular clusters: GWs emission and limits on the formation of IMBHs
许多观测到的球状星团（GCs）似乎显示出中心质量过剩，其性质尚未完全了解。事实上，目前还不清楚这是由于一个中心的中等质量黑洞（IMBH）还是由质量分离的恒星组成的大质量恒星系统（MSS）。在这方面的贡献，我们提出了一个半解析的方法来补充的问题，12 $N$体模拟，我们遵循的形成MSS在GC的质量高达$3\times 10^5$ \Ms。最后讨论了IMBH形成和引力波发射的一些意义，并展望了未来的工作。
2016-06-15 astro-ph.GA
An enigmatic population of luminous globular clusters in a galaxy lacking dark matter
我们最近发现了一个半光半径为2.2千秒差距的超漫射星系（ultradiffusedgalaxy，UDG），其中几乎没有或只有暗物质。NGC 1052-DF 2的总质量是根据与星系相关的明亮致密天体的径向速度测量的。在这里，我们分析这些对象使用HST成像和凯克光谱的组合。它们的平均尺寸为<r_h>= 6.2 ± 0.5pc，平均椭圆率为<ε> = 0.18 ± 0.02。从叠加的Keck谱中我们得到年龄>9 Gyr和金属丰度[Fe/H] = -1.35+-0.12。它们的性质类似于银河系中最亮、最大的球状星团ω Centauri，我们的结果表明贫金属球状星团的光度函数并不具有普适性.在球状星团系统中的恒星质量占总恒星质量的比例与其他UDG相似，并且与“失败星系”的情况一致，即恒星形成在星团形成后不久就终止了。然而，该星系是一个从球状星团质量和星系总质量之间的关系中移除的~1000的因子，该关系已被发现用于其他星系，包括其他UDG。我们推断，暗物质晕不是高红移星系中贫金属球状星团状天体形成的先决条件。
2018-03-27 astro-ph.GA
Formation of massive globular clusters with dark matter and its implication on dark matter annihilation
最近对大质量球状星团$γ$射线辐射的观测研究揭示了暗物质在球状星团内湮灭的可能证据。然而，对于这种辐射究竟是来自于DM还是来自于毫秒级的中微子，仍然存在争议。我们在这里提出了新的数值模拟结果，这表明与DM GC可以起源于有核矮星轨道的古老MW。模拟的剥离核（即，GCs）的中心DM密度范围从0.1到几个${\rm M_\odot pc^{-3}}$，取决于宿主矮星系的轨道和质量。然而，在宿主中心区域之外诞生的GC在宿主被摧毁后可能没有/几乎没有DM，GC变成了星系晕GC。这些结果表明，只有起源于矮星恒星核的GC才可能具有DM。我们进一步计算预期的$γ$ -射线发射从这些模拟GC和比较它们的观测$ω$ Cen。鉴于DM密度在模拟GC的大范围内，我们建议，最近可能检测到DM湮灭GC应更仔细地解释。
2020-05-14 astro-ph.GA
From Gaia to GaiaNIR: I. Probing dark matter halos in globular clusters
Lund University（隆德大学）；University of Leicester（莱斯特大学）
本文比较了GaiaNIR与Gaia在探测球状星团暗物质晕中的性能，发现GaiaNIR在高尘埃遮蔽条件下能更有效地检测和区分暗物质晕。
2026-04-20 astro-ph.GA
Low-mass globular clusters from stripped dark matter halos
本研究通过针对矮星系的超高分辨率宇宙学放大模拟，提出低质量球状星团形成于再电离前的低质量暗物质晕中，后被矮星系吸积时暗物质被潮汐剥离，解释了当前缺乏暗物质的古老球状星团的起源。
2023-10-05 astro-ph.GA
Searching in the dark: the dark mass content of the Milky Way globular clusters NGC288 and NGC6218
本文对银河系两个球状星团NGC 6218（M12）和NGC 288的最内层暗物质的比例和分布进行了观测估计。这种评估是通过比较对这些恒星系统进行的最广泛的光谱和光度调查的准确分析得出的动态和发光质量分布图进行的。我们发现，在我们的数据探测区域（R<1.6 arcmin~r_h），在两个星系团中，非发光物质占总质量的60%以上。我们仔细分析了双星和潮汐加热对我们估计的影响，并排除了我们的结果是这些影响的虚假结果的可能性。暗成分似乎比大质量恒星更集中，这表明它可能是由分离在星团核心的暗残留物组成的。
2016-07-19 astro-ph.GA astro-ph.SR
Dark matter limits from the tip of the red giant branch of globular clusters
利用Gaia数据，通过22个球状星团的TRGB光度限制暗物质-核子截面，并预测161个星团的灵敏度，证明TRGB作为标准烛光对暗物质效应非常稳健。
2024-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Globular clusters as a probe for Weyl Conformal Gravity
银河系中某些球状星团的速度色散剖面最终变平，在牛顿引力理论的框架中无法得到解释，因此在弱场极限下的广义相对论中也无法得到解释，除非诉诸于潮汐效应的发生。我们探讨了解释这种偏离预期开普勒下降的色散配置文件内的上下文外尔共形重力的可能性。我们选择了一组20个球状星团，最近的运动学测量。我们的球状星团模型与近似Hernquist质量配置文件，并选择一个恒定的质光比在整个集群作为唯一的自由参数模型。我们的分析发现，合理的外尔重力符合所观察到的色散曲线，表现出开普勒下降和最终平坦化，可接受的质光比。通过Weyl引力，我们进一步恢复了球状星团中的Tully-Fisher标度关系。
2019-07-29 astro-ph.GA gr-qc
High-Precision Dark Halo Virial Masses from Globular Cluster Numbers: Implications for Globular Cluster Formation and Galaxy Assembly
我们证实，球状星团（GC）的数量，N $_{GC}$，是一个很好的示踪剂，其宿主星系的晕维里质量M $_{vir}$。简单的线性关系M $_{vir} = 5 \times 10^9$ M $_{\odot} \times$ N $_{GC}$完美地拟合了从M $_{vir} = 10^{10}$ M $_{\odot}$到M $_{vir} = 2 \times 10^{15}$ M $_{\odot}$的数据。这一结果是独立的星系形态和统计扩展到矮星系制度与M $_{vir} = 10^8 - 10^{10}$ M $_{\odot}$，包括极端超弥漫星系DF 44。由于该相关性不依赖于GC质量，因此非常适合高精度测定M $_{vir}$。这种线性最简单的解释是，一个高红移晕种子种群的宇宙学合并，平均每$5 \times 10^8$ M $_{\odot}$的暗物质就有一个GC。我们表明，层次合并也是非常强大的恢复线性相关性和擦除签名，即使是一个强大的长期演化的GC系统。宇宙学的合并方案也意味着一个强大的下降，在$N_{GC}$的散射与维里质量$δN_{GC}/N_{GC} \sim M_{vir}^{-1/2}$的增加相反的观察，显示一个大致恒定的散射，独立的维里质量。这种差异可以解释，如果确定维里质量的运动示踪剂和引力透镜的错误是一个因素的顺序为2。矮卫星星系中的GC对高红…
2019-11-27 astro-ph.GA
Orbital decay of Globular Clusters in the galaxy with little dark matter
最近，\cite{vanDokkum2018}提出了一个重要的发现，一个超弥漫星系，NGC 1052-DF 2，与暗物质含量显着低于预测从它的恒星质量单独。该分析依赖于10个球状星团（GC）的径向速度测量值，估计个别质量的几个$ \times 10^6 M_\odot$。这大约是$2\times 10^8 M_\odot$的NGC 1052-DF 2在半光半径内的推断质量的$1\%$，$R_\mathrm{e}=2.2\, \mathrm{kpc}$。这些天体的相对质量大，年代久远，这意味着它们可能容易因动力摩擦而发生轨道衰变。使用解析估计和N体模拟的孤立系匹配推断的质量分布的NGC 1052-DF 2，我们发现，最大质量的GC的轨道应该已经衰减的时间尺度上的几个陀螺仪。这些发现应有助于约束质量剖面和NGC 1052-DF 2的形成方案。
2019-01-01 astro-ph.GA
The correlation between the sizes of globular cluster systems and their host dark matter haloes
球状星团（GC）的整个系统的大小取决于GC本身的形成和破坏历史，但也取决于他们居住的暗物质（DM）晕的组装，合并和吸积历史。最近的工作表明，在球状星团系统中球状星团的总质量与其宿主暗物质晕的质量之间存在线性关系，这是从弱透镜校正的。在这里，我们扩展到GC系统的大小，通过研究附近星系群中星系周围GC的径向密度分布。我们发现GC系统的径向密度分布与de Vaucouleurs分布很好地拟合。结合我们的结果与文献中的结果，我们发现GC系统的有效半径与其宿主DM晕的维里半径（或质量）之间存在紧密的关系（$\sim 0.2$ dex散射）。这种关系（$R_{e, GCS} \propto R_{200}^{2.5 - 3}$）的陡峭的非线性依赖性目前还没有得到很好的理解，但这是一个重要的线索，关于组装历史的DM晕和GC系统，他们的主机。
2017-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Age Estimates of Universe: from Globular Clusters to Cosmological Models and Probes
我们对M2和M92球状星团在SLOAN测光系统的g和r波段进行了光度分析。我们将这些g和r波段转换成Johnson-Barnins光度系统的BV波段，并建立了色星等图（CMD）。我们估计的年龄，和两个集群的金属丰度，通过拟合帕多瓦等时线不同的年龄和金属丰度的CMD。我们研究了Einstein和de Sitter模型、Benchmark模型、WMAP和Planck巡天的宇宙学参数。最后，我们将估算的球状星团年龄与WMAP和Planck巡天宇宙学模型和宇宙学参数值进行了比较。
2016-09-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the correlation between dark matter, intracluster light and globular cluster distribution in SMACS0723
本文通过JWST观测的SMACS0723自由形式透镜模型，研究暗物质与团内光及球状星团分布的相关性，发现总质量轮廓比两者浅1 dex，与冷暗物质模拟一致。
2023-01-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Mass and shape of the Milky Way's dark matter halo with globular clusters from Gaia and Hubble
我们用球状星团作为示踪物，估算了内银河系（$<20$ kpc）的质量和暗物质晕的轴比。同时，我们对球状星团系统的相空间分布进行了约束。我们使用盖亚DR 2目录的75个球状星团的自行和最近的测量的另20个遥远的星系团的自行与哈勃太空望远镜获得。我们描述的球状星团系统与2-分量分布函数（DF），与一个平坦的，旋转盘和圆，更广泛的晕。在确定银河系的盘和凸起的同时，我们让暗物质晕的质量和形状，我们用贝叶斯方法拟合这两个参数，以及描述DF的其他六个参数。发现20 kpc以内的银河系质量为$M(<20{\,\rm kpc})=1.91^{+0.18}_{-0.17} \times 10^{11} M_\odot$，其中$M_{\rm DM}(<20{\,\rm kpc})=1.37^{+0.18}_{-0.17}\times 10^{11}M_\odot$在暗物质中，暗物质晕的密度轴比为$q=1.30 \pm 0.25$ .这意味着位力质量$M_{\rm via} = 1.3 \pm 0.3 \times 10^{12} M_\odot$。我们的分析排除了扁圆（$q<0.8$）和强长晕（$q>1.9$）与99%的概率。我们的首选模型再现观测到的球状星团的相空间分布，并有一个光盘组件，非常类似的银河系厚盘。晕的组成部分遵循幂律密度分布$ρ\propto r^{-3.3}$，在20 kpc时的平均…
2018-12-23 astro-ph.GA
A tight relation between the distribution of globular clusters and dark matter in AS1063
Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC)（坎塔布里亚物理研究所（CSIC-UC））；University of Manchester（曼彻斯特大学）
利用JWST高分辨率图像识别AS1063星系团中心区域的点源，研究球状星团分布与透镜质量分布的相关性，发现两者紧密相关但球状星团更集中，并提出了用球状星团分布作为暗物质示踪物的可能性。
2026-02-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Light from the Darkness: Detecting Ultra-Diffuse Galaxies in the Perseus Cluster through Over-densities of Globular Clusters with a Log-Gaussian Cox Process
介绍了一种通过寻找星系际球状星团中的过密度来探测超弥散星系的新方法。我们的方法是基于对数高斯考克斯过程，这是一个常用的模型在空间统计文献中，但很少用于天文学的应用。该方法适用于从PIPER调查，一个\textit{Hubble Space Telescope}成像程序针对英仙座集群获得的球状星团数据。我们成功地发现了所有已确认的超扩散星系与已知的球状星团人口的调查。我们还确定了一个潜在的星系，没有检测到弥漫恒星的内容。初步分析表明，它不太可能仅仅是一个偶然的球状星团或其他物体。如果得到证实，这将是第一个此类系统。模拟被用来评估超漫射星系内的球状星团系统的物理参数如何影响他们的可探测性使用我们的方法。我们量化了探测概率与星系中球状星团总数的相关性以及与球状星团系统半数半径增加的反相关性。球状星团分布的Sérsic指数对可探测性的影响很小。
2022-06-16 astro-ph.GA stat.AP
Constraints on the fuzzy dark matter mass using globular clusters in dwarf galaxies from Euclid ERO data
LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université, CNRS（巴黎天文台 LIRA 实验室，PSL 大学，索邦大学，巴黎西岱大学，CY 塞吉-蓬图瓦兹大学，法国国家科学研究中心）；Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550（斯特拉斯堡大学，法国国家科学研究中心，斯特拉斯堡天文台）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学 Kavli 宇宙物理学与数学起源研究所（WPI），UTIAS）；Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB), Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学宇宙科学研究所）
本研究利用欧几里得早期释放数据中矮星系球状星团，结合模糊暗物质密度轮廓与动力学摩擦模型，约束模糊暗物质粒子质量，发现其上限分别为福纳克斯星系团$m_{22}\leq1.46$和英仙座星系团$m_{22}\leq1.09$，并缓解了球状星团时间问题。
2026-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Dark Matter Halo of M54
M54是一个嵌入在暗物质晕中的球状星团的原型。盖亚EDR3测光和自行分离的老，金属贫乏的恒星从更多的金属丰富和年轻的矮星系恒星。贫金属恒星在50秒差距内占主导地位，其速度色散曲线下降到30秒差距左右的最小值，然后又上升到接近中心速度色散，正如对暗物质晕中心球状星团的预期。对这三个独立的恒星星族的金斯分析给出了一致的质量，它们的质量随着半径近似线性地增加到1千秒差距，这意味着一个小的核心或尖形晕。这些数据与2.3 Gyr前在50 kpc远心点处的一个下落的CDM暗物质晕相一致，该暗物质晕被简化为3 × 10^8 M_sun，其中心球状星团被一个矮星系的残骸所包围。潮汐会逐渐带走1千秒差距以上的物质，但对中心300秒差距以内的恒星和暗物质几乎没有影响。M54似乎是一个过渡系统之间的球状星团有和没有当地的黑暗晕，其演变的星系内的吸积和轨道近心的时间敏感地依赖。
2022-06-28 astro-ph.GA
Dynamical friction for circular orbits in self-interacting ultralight dark matter and Fornax globular clusters
该研究基于Gross-Pitaevskii-Poisson方程推导强自相互作用ULDM中的圆轨道动力学摩擦，解释天炉座球状星团下落时间问题并约束粒子参数。
2025-10-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Properties of Globular Clusters in Galaxy Clusters: Sensitivity from the Formation and Evolution of Globular Clusters
我们在宇宙学的背景下，用半解析的粒子标记方法研究了星系团中球状星团的性质。我们假设球状星团是由暗物质晕合并形成的，它们的金属丰度是根据宿主暗物质晕的恒星质量和GC的形成红移来分配的。用半解析方法研究了球状星团的动力学演化和破裂，这些演化和破裂受几个自由参数控制。在本文中，我们研究我们的结果是如何改变自由参数的选择。我们比较我们的基准结果与代表性的观测，包括球状星团系统和它的宿主星系之间的质量比，球状星团的占有率，蓝色球状星团的数量分数，和金属丰度梯度与球状星团质量。因为我们可以知道球状星团随时间的位置，所以可以与其他观测结果进行比较，例如，单个星系球状星团系统的中位半径，团内球状星团的平均投影密度分布，具有团心半径的球状星团的金属丰度和年龄梯度。我们还发现每个星系中球状星团系统的比质量随团心半径的不同而不同。
2022-10-27 astro-ph.GA
The emergence of globular clusters and globular-cluster-like dwarfs
通过宇宙学模拟，发现球状星团与类球状星团矮星系在标准宇宙学中自然涌现，后者由高红移低质量暗物质晕中单一自淬灭恒星形成事件产生，其性质介于两者之间，为暗物质研究提供新约束。
2025-09-11 astro-ph.GA
Evidence Against Dark Matter Halos Surrounding the Globular Clusters MGC1 and NGC 2419
皮布尔斯（Peebles，1984）首先提出了古老的球状星团（GC）是在其自身的暗物质晕中心形成的猜想，最近又重新提出来解释在许多GC中观察到的令人困惑的丰度模式。在本文中，我们证明了孤立的GC的外部恒星密度分布是非常敏感的扩展的暗晕的存在。GC NGC 2419位于距离我们银河系中心90 kpc的位置，而MG C1位于距离M31中心约200 kpc的位置，是测试GC在大质量暗晕中心形成的理想实验室。将分析模型与这些GC的观测结果进行比较，我们得出结论，这些GC不可能嵌入维里质量大于10^6 Msun的暗晕中，或者等价地说，暗物质晕质量与恒星质量之比必须为Mdm/M_*<1。如果这些GC确实在它们的一生中在弱潮汐场中轨道运行，那么这些限制意味着这些GC不是在它们自己的黑暗晕中形成的。最近的观察，在GC NGC 1851的扩展恒星晕也解释在我们的分析模型的背景下。这些结果的GC的形成的影响进行了简要讨论。
2011-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Assessing the Fornax globular cluster timing problem in different models of dark matter
我们调查的球状星团（GC）在天炉座矮球状（dSph）星系的轨道可以教我们关于暗物质（DM）。这个问题最近被研究的超轻暗物质（ULDM）。我们考虑两个额外的模型：（i）费米子简并暗物质（DDM），其中泡利阻塞应考虑在动力学摩擦计算;和（ii）自相互作用暗物质（SIDM）。我们给出了一个简单而直接的福克-普朗克推导动力学摩擦，新的情况下DDM和再现以前的结果在文献中的ULDM和冷DM。ULDM、DDM和SIDM在过去被认为会导致dSphs的核心，这一特征可以抑制动力学摩擦并延长GC轨道。对于DDM，我们推导出一个版本的宇宙学自由流的限制，是独立的DM生产机制，发现DDM不能产生一个可观的核心天炉座不违反Ly- $α$限制。如果Ly- $α$极限由于某种原因而被忽略，那么恒星运动学数据确实允许DDM核心可以延长GC轨道。对于SIDM，我们发现GC轨道的显着延长，可以得到的自相互作用的截面在以前的工作中考虑的值。除了重新评估的inspiral时间使用更新的观测数据，我们给出了一个新的视角，对所谓的GC定时问题，表明一个尖冷DM配置动态摩擦预测$z=0$径向分布的最内层GC是独立的初始条件。观测到的天炉座GC的轨道与这一预期一致，在$\sim25\%$水平上有轻微的明显微调。
2021-10-27 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Rotation of the Globular Cluster Population of the Dark Matter Deficient Galaxy NGC 1052-DF4: Implication for the Total Mass
研究发现NGC 1052-DF4球状星团群体缺乏旋转，支持其为真正暗物质缺乏星系的结论。
2026-01-13 astro-ph.GA astro-ph.IM stat.AP
Fornax globular cluster distributions: implications for the cusp-core problem
我们重新研究了天炉座的尖核问题，利用观测结果的空间和质量分布的球状星团（GC），以把约束的暗物质配置文件。我们使用高分辨率的N体模拟与完全活的系统，即自引力系统组成的恒星和暗物质，正确的帐户之间的动态摩擦和潮汐效应的天炉座和球状星团。我们测试两个备选的假设，这是一个核心和一个尖状晕天炉座探索一个合理的范围内的初始条件球状星团。对于天炉座核心的暗物质晕，我们推导出核心尺寸的下限为$r_{c}\gtrsim$ 0.5 kpc。与许多以前的工作相反，我们还表明，对于不同的初始条件下，一个尖状晕不排除在我们的模拟的基础上观测的天炉座球状星团。
2019-03-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Globular Clusters Formed within Dark Halos I: present-day abundance, distribution and kinematics
我们探讨的情况下，贫金属球状星团（GC）的形式在自己的暗物质晕在早期宇宙的中心再电离之前。这一假设导致的丰度，分布和运动学的GC今天，我们探索使用宇宙学N体模拟和分析建模的预测。我们发现，选择$z\gtrsim 9$处坍缩天体的大质量尾部作为GC形成位点，导致了四个主要的预测：i）今天星系周围的GC高度聚集的人口，ii）GC数量和晕维里质量之间的自然比例关系大致遵循观察到的趋势，iii）在大质量晕外自由漂浮的GC数量非常少; iv）GC应该嵌入在大质量和扩展的暗物质（子）晕内。我们发现，模型的最强约束是由（i）和（ii）的组合给出的：对标记GC晕的质量切割，它占了今天贫金属GC的数密度，预测了与最近的观测相比过于扩展的径向分布。另一方面，足以匹配所观察到的半数半径的质量切割只能解释60%的金属贫乏群体。在所有情况下，观察有利于早期红移GC形成（$z\geq 15$）。
2018-10-17 astro-ph.GA
Halo globular clusters observed with AAOmega: dark matter content, metallicity and tidal heating
球状星团已被证明对我们理解许多重要的天体物理现象至关重要。在这里，我们分析了光谱观测的10个光环球状星团，以确定其暗物质的内容，其潮汐加热的银河系盘和晕，描述其金属丰度和牛顿动力学解释其运动学的可能性。我们分析了所有星团中的大量成员，使我们能够一起解决所有这些问题，我们已经包括NGC 288和M30，以与以前的研究重叠。我们发现，任何平坦的速度色散分布在我们的集群的外部区域可以解释潮汐加热。我们还发现，我们所有的GC具有M/L_V < 5，因此，我们推断所观察到的动力学不需要暗物质，或重力的修改。我们认为，在遥远的集群潮汐加热签名的缺乏表明，晕不是三轴的。测量了每个星团的等温自转，M4和NGC 288的自转速度分别为0.9 +/- 0.1 km/s和0.25 +/- 0.15 km/s。我们还间接测量了NGC 6752的潮汐半径，确定了一个比目前文献值更现实的数字。最后，一个未解决的和有趣的难题是关于所有十个集群的外部区域的冷却。
2010-04-27 astro-ph.GA
A New kinetic model of Globular clusters
一个新的动力学模型的球状星团的基础上修改的速度分布函数进行了比较，最常用的国王的模型。一个假设的贡献的暗物质被认为是。
2014-03-30 astro-ph.GA gr-qc
Heart of Darkness: dust obscuration of the central stellar component in globular clusters younger than ~100Myr in multiple stellar population models
为了解释观测到的球状星团内恒星星族的异常，许多球状星团形成理论需要两个独立的恒星形成阶段。这些模型的一个基本预测是，星团必须积累大量的气体作为形成第二代恒星的原料。我们发现，包含所需的气体库的年轻星团应该表现出以下观测特征：（i）在测量的光度剖面下降或测量的红向星团中心的增加，与Av > 10 mag在几个pc的半径;（ii）明亮的（亚）毫米的尘埃颗粒发射;（iii）明亮的分子线发射，一旦气体密度足够开始形成恒星。除非IMF异常地偏向低质量恒星，否则在恒星形成后，星团也应该通过光学发射线（如H_alpha）显示出明显的恒星形成迹象。这些观测信号应该很容易在附近宇宙中任何质量> 10^6 Msun、年龄<100 Myr的致密星团（半径为几pc）中观测到。这提供了一种直接测试球状星团形成模型的简单方法，该模型预测形成第二代恒星需要大的气体储备。事实上，没有这样的观测证据存在的问题，这种机制是否经常发生在星系的YMC在几十Mpc。
2015-01-06 astro-ph.GA
The Lost Dwarfs of Centaurus A and the Formation of its Dark Globular Clusters
我们提出了Taylor等人（2015）新发现的具有高质量与光（M/L）比的暗星团（DSC）形成的理论限制。这些紧凑的恒星系统在光度上类似于球状星团（GC），但动力学M/L比约为10 - 100，更接近矮星系的预期。暗星团（DSC）的重子性质表明，它们的宿主暗物质晕可能在高红移（M > 10^8 M_sun）处维里化。我们使用一组新的高分辨率N体模拟半人马座A，以确定是否有一组z=0的subhalos，其属性与这些观测结果一致。当我们发现这样一组暗晕时，当我们将暗物质密度分布外推到内部20 pc时，在我们的模拟中，在任何红移下，与半人马座A相关的暗物质晕都不能复制DSC的极高中心质量密度。在解释10 pc直径内10^5 - 10^7 M_sun的最有可能的选项之一是中心大质量黑洞的存在。因此，我们认为，DSCs是围绕在矮星系中心黑洞周围的恒星系统的残余尖点，这些矮星系在与半人马座A的相互作用中几乎被完全摧毁。
2016-08-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark Matter Halos in Galaxies and Globular Cluster Populations
我们结合了一个新的，全面的数据库球状星团人口在所有类型的星系与一个新的校准星系晕质量完全基于弱透镜。将这两组数据相关联，我们发现质量比$η\equiv M_{GCS}/M_{h}$（球状星团的总质量除以晕质量）基本上恒定在$\langle η\rangle \sim 4 \times 10^{-5}$，这有力地证实了文献中早期的建议。球状星团是唯一已知的恒星群体，其形成基本上与宿主星系晕质量成正比。$η$的内在散射似乎是最多0.2德克斯，我们认为，这种散射是由于不同程度的潮汐剥离的球状星团系统之间的中央和卫星星系。我们认为，这种相关性可以理解，如果大多数球状星团形成在星系演化的早期阶段，在很大程度上避免了反馈过程，抑制了大部分的场星形成在其宿主星系。$η$的实际平均值还表明，原星系中存在的\emph{initial}气体质量中大约有$1/4$聚集到大到足以形成大质量、密集的星团的GMC中。最后，我们对$\langle η\rangle$的定标表明，银河系和M31的晕质量分别为$(1.2\pm0.5)\times 10^{12} M_{\odot}$和$(3.9\pm1.8)\times 10^{12} M_{\odot}$.
2014-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dynamical Evolutions in Globular Clusters and Dwarf Galaxies: Conduction Fluid Simulations
本文提出一种新的双流体传导方案，用于模拟恒星与无碰撞暗物质系统的长期引力热演化，并应用于研究球状星团和矮星系中的质量分层与核心坍缩效应。
2025-07-23 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Globular Clusters and Streaming Velocities: Testing the new formation channel in high-resolution cosmological simulations
球状星团的形成及其与暗物质分布的关系长期以来一直困扰着天文学家。最近提出的一个球状星团形成通道将古老的星团与早期宇宙中相对于暗物质的重子大规模流动速度联系起来。这些流动速度影响全球的重子进入暗物质晕，高红移晕质量函数，和最早的几代恒星。在某些情况下，流动速度可能会导致无暗物质气体的密集区域变得不稳定，可能导致致密星团的形成。我们调查这一假设使用宇宙学流体动力学模拟，包括一个完整的化学网络和H $_2$的形成和破坏，一个过程的第一批恒星的形成至关重要。我们发现，在具有显著流动速度的区域（约占宇宙的1%）中的高密度气体确实与暗物质晕的中心有一定的偏移，但这种偏移通常明显小于维里半径。在我们的模拟中，暗物质晕之外的气体永远不会达到琼斯不稳定的密度。我们假设，第三族超新星的低水平（$Z \approx 10^{-3}\,Z_{\odot}$）金属富集可能会使维里外区域冷却，使暗物质晕外的气体冷却到CMB温度，并变得不稳定。后续的模拟，包括流动速度和第三族超新星的金属富集，需要了解流动速度是否为早期宇宙中球状星团的形成提供了一条路径。
2021-08-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Investigating mass segregation process in globular clusters with Blue Straggler Stars: the impact of dark remnants
我们提出了一套N体模拟的结果，旨在探索如何的过程中的质量分离（跟踪的空间分布的蓝色离散星，BSS）的存在下的人口的重暗遗迹（如中子星和黑洞）的影响。为此，集群的特点是不同的初始浓度和不同比例的黑暗残余已建模。我们发现，恒星质量的黑洞的比例增加显着延迟的BSS和可见的恒星成分的质量分离。为了跟踪BSS分离的演变，我们引入了一个新的参数（$A^+$），可以很容易地测量时，这些恒星的累积径向分布和参考人口。我们的模拟表明，$A^+$也可能被用来作为一个近似的指示器的时间剩余的核心崩溃的可见组件。
2016-10-14 astro-ph.GA astro-ph.SR
Globular cluster numbers in dark matter haloes in a dual formation scenario: an empirical model within EMERGE
我们提出了一个经验模型的球状星团（GC）在星系中的数量的基础上，最近的数据表明，暗物质晕维里质量和GC数之间的紧密关系。虽然一个简单的基础模型形成GC在低质量的晕再现这种关系，我们表明，GC的第二个形成途径是需要考虑到观察到的年轻GC人口。我们确认以前的工作，报告所观察到的线性相关性作为一个结果的层次合并和它的不敏感性的确切的GC形成过程中，在较高的维里质量，即使是一个双形成的情况。我们发现，线性关系的分散性与平滑吸积的相对量密切相关：越多的暗物质平滑吸积，晕的GC就越少，与相同质量的其他晕相比。这种散射小于晕质量测量所引入的散射，表明星系中GC的数量是其暗物质质量的良好示踪剂。平滑的吸积也是低质量晕中每GC平均暗物质质量较低的原因。最后，我们成功地再现了所观察到的一般趋势的GC是老的和更大规模的晕托管老GC系统的趋势。包括第二GC的形成机制，通过富含气体的合并导致更现实的各种GC年龄分布，也介绍了年龄反转的晕维里质量范围$\log M_\mathrm{vir}/\mathrm{M}_\odot = 11{-}13$。
2021-06-11 astro-ph.GA
Forecasting the Population of Globular Cluster Streams in Milky Way-type Galaxies
本研究通过层级模型预测类银河系中球状星团流的族群特征，发现当前银河系球状星团流统计严重不全，未来深度巡天可发现大量星流用于暗物质子晕探测。
2024-10-07 astro-ph.GA
Globular clusters as probes of dark matter cusp-core transformations
矮星系中爆发性的恒星形成可以慢慢地将陡峭的暗物质尖端转变为恒定密度的核心。我们探讨的可能性，球状星团（GC）保留了这种转变的动态记忆。为了验证这一点，我们使用nbody6df代码来模拟GC的动态演化，包括恒星演化，在静态和随时间变化的潜力为哈勃时间的轨道。我们发现，GC内的核心暗物质晕，或在一个光环，经历了一个尖核转换，增长到一个大小，是实质上大于（$R_{\rm eff} > 10$ PC）比静态尖暗物质晕。它们产生的潮汐碎屑也少得多。我们发现，最干净的信号的一个历史性的尖核转换是存在的大型GC潮汐碎片。然而，这种影响很小，在真实的星系中观察将是一个挑战。最后，我们定性地比较了我们模拟的GC与观测到的GC人口在天炉座，NGC6822，IKN和人马座矮星系。我们发现，在这些矮星系的GC系统更大（$\langle R_{\rm eff}\rangle \simeq 7.8$ pc），并有实质上更多的分散在他们的大小，比原位金属丰富的GC在银河系和年轻的大质量星团形成的M83（$\langle R_{\rm eff} \rangle \simeq 2.5$ pc）。我们表明，在矮星系的GC的大小，分散和生存都是一致的，他们已经在一个恒定的密度核心，或潜力，经历了一个尖核转换，但不是在一个暗物质尖。
2019-09-10 astro-ph.GA
Simulating Globular Clusters in Dark Matter Sub-Halos
一个宇宙学的放大模拟开始于红移7，它发展成一个类似银河系的晕。最初的暗物质分布是以密集的星团为种子的，中等质量的$5\times 10^5 M_\sun$被放置在最大的子晕中，其峰值圆周速度的中值为25 \kms。三个模拟初始化使用相同的暗物质分布，与星团开始在近似圆形的轨道上具有初始中值半径6.8千秒差距，0.14千秒差距，并在子晕的确切中心。模拟演化到当前的时代，此时三组星系团的银河系轨道半径中值分别为30、5和16 kpc，星系团的质量分别损失约2%、50%和15%。在小轨道半径处开始的星团有如此多的潮汐力，以至于它们经常不平衡。在较大的子晕半径开始的集群有一个速度分散平稳下降到$\simeq$ 20\%的中心值在$\simeq$ 20半质量半径。从次晕中心开始的星系团在超过3-5个半质量半径时，速度色散会增加。也就是说，没有本地暗物质形成的集群总是在所有半径的恒星质量主导的运动学，而大约25%的集群开始在次晕中心有残余的本地暗物质。
2021-08-29 astro-ph.GA
Monochromatic globular clusters as a critical test of formation models for the dark matter deficient galaxies NGC1052-DF2 and NGC1052-DF4
最近有人提出，NGC 1052星系群中缺乏暗物质的超弥散星系DF 2和DF 4可能是两个富含气体的前体星系之间“子弹矮星”碰撞的产物。在这个模型中，DF 2和DF 4在碰撞后立即同时形成，并且强烈的预测是它们的球状星团应该具有几乎相同的恒星星族。在这里，我们通过测量深度HST/ACS成像的精确F606 W-F814 W颜色来测试这一预测。我们发现，集群是非常均匀的。DF 2和DF 4中的球状星团之间的平均色差为$-0.003\pm 0.005$ mag，两个星系中18个含$M_V<-8.6$的星团的合并样本的观测散射为$0.015 \pm 0.002$ mag。在考虑了观测不确定性和红巨星数量的随机星团间变化后，剩下的散射是$0.008^{+0.005}_{-0.006}$ MAG。色差和散射都比其他矮星系小一个数量级，我们推断，子弹状星系团通过了一个重要的检验，而这个检验可能是错误的。2没有其他的形成模型预测到这两个星系中球状星团的极端均匀性。我们发现星系本身比星系团稍微红一些，这与先前测量的金属丰度差异一致。数值模拟表明，这种差异在子弹的情况下是可以预期的，因为星系在球状星团形成后继续自我富集。
2022-12-21 astro-ph.GA
The SLUGGS Survey: globular clusters and the dark matter content of early-type galaxies
球状星团（GC）系统的总质量与宿主星系的维里晕质量之间存在很强的相关性。然而，在这种相关性中，总晕质量是在空间尺度上进行的统计测量，是典型GC系统的十倍左右。在这里，我们调查GC系统和星系的暗物质在可比的空间尺度之间的联系，使用动态质量测量的星系的基础上。我们的样本包括17个充分研究的大质量（恒星质量$\sim$ 10 $^{11}$ M $_{\odot}$）早期型星系从SLUGGS调查。我们发现，最强的相关性是蓝色（贫金属）GC亚群和暗物质含量。这种相关性意味着星系的暗物质质量可以通过对GC系统的仔细成像来估计，误差在2倍之内。GC系统的质量与封闭的暗物质的质量之比几乎是恒定的。我们还发现，蓝色GC的分数和封闭的暗物质的分数之间有很强的相关性，因此，一个典型的星系与蓝色GC的分数为60%有一个暗物质的分数为86%，在类似的空间尺度。晕的增长和去除（通过潮汐剥离）可能在形成这种趋势中发挥一定作用。在星系形成的两相模型的背景下，我们发现星系的吸积恒星的比例最高，有较高的暗物质分数为一个给定的分数的蓝色GC。
2016-02-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Evidence for the First Globular Cluster Stellar Stream beyond the Milky Way
University of Copenhagen（哥本哈根大学）；DTU Space, Technical University of Denmark（丹麦技术大学空间中心）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Northwestern University（西北大学）
本研究在超弥散星系UGC9050-Dw1中发现首个银河系外球状星团恒星流，通过生成式流建模约束其前身质量，为超弥散星系暗物质晕提供了首个基于恒星流的观测约束，拓展了暗物质科学的研究范畴。
2026-08-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Supersonic Project: Shining Light on SIGOs - a New Formation Channel for Globular Clusters
在宇宙的某些区域中存在着几乎不含暗物质成分的超音速诱导气体天体（SIRST），在重组时，重子和暗物质之间的相对速度不可忽略。使用{ \sc arepo}流体动力学模拟，我们发现这些物体内部的气体密度足够高，可以形成恒星。对在这些SIBs中形成的第一个星团的光度的估计表明，它们可能会在未来的HST和JWST观测中被观测到。此外，我们的模拟表明，SIRIOR位于一个独特的地方，在光度半径参数空间，这可以用来区分SIRIOR从暗物质托管气体系统的观测。最后，作为概念验证，我们在再电离之前模拟恒星形成，并将这些系统发展到当前的时代。我们发现，SIBs占据了类似的部分的大小半径参数空间的球状星团。这些结果表明，SIBs可能与现今的贫金属局部球状星团有关。由于重子和暗物质之间的相对速度在几个Mpc尺度上是相干的，我们预测，如果这是形成球状星团的主要机制，它们的丰度应该在这些尺度上有显着变化。
2019-05-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
How did globular clusters lose their gas?
我们总结了Krause等人（2012）关于超新星驱动的壳层和暗残余吸积对球状星团幼年期气体排出的影响的结果。
2012-11-01 astro-ph.GA
The faint globular cluster in the dwarf galaxy Andromeda I
对矮星系中球状星团的观测可以用来研究各种课题，包括暗物质晕的结构和低质量星系中旺盛的恒星形成历史。本文报道了仙女座M31矮星系中一个暗球状星团（M_V ~ -3.4）的性质。这个天体增加了拥有单个球状星团的低光度本星系群的数量。
2017-08-11 astro-ph.GA
A Trail of the Invisible: Blue Globular Clusters Trace the Radial Density Distribution of the Dark Matter -- Case Study of NGC 4278
我们提出了新的，深光学观测的早期型星系NGC 4278，这是位于一个小的松散集团。我们发现星系缺乏精细的亚结构，即，它看起来是松弛的，半径为$\sim$ 70千秒差距。我们的$g$ -和$i$ -波段表面亮度分布均匀，直到我们最深的$\sim$ 28 mag arcsec $^{-2}$。这跨越了超过14个半质量半径的极大径向范围。结合档案球状星团（GC）的数密度图和一个新的分析，从档案钱德拉X射线数据获得的总质量分布，我们发现，红色的GC子群跟踪恒星质量密度分布从2.4甚至14个半质量半径，而蓝色的GC子群跟踪星系的总质量密度分布在一个大的径向范围。我们的研究结果加强了红色GC主要与星系的恒星成分一起原位形成的情况，而蓝色GC与晕中的总质量分布更接近，并且与晕物质一起吸积。我们的结论是，对于星系的X射线发射的热晕是太微弱，无法正确地观察到，因此是不可用的，以测量的暗物质配置文件，蓝色GC人口可以用来跟踪这个暗物质组件到大半径。
2023-03-20 astro-ph.GA
Distinguishing Dark Matter Cusps from Cores using Globular Clusters
本文通过N体模拟研究球状星团在尖峰与核心暗物质晕中的演化，发现核星团的形成仅发生在尖峰型晕中，并提出以核星团存在及球状星团质量函数改变作为尖峰型暗物质晕的观测指标。
2023-07-06 astro-ph.GA
Action-based models for dwarf spheroidal galaxies and globular clusters
探索了一类新的恒星系统自洽DF基模型。恒星组成部分的模型描述的分布函数（DF）取决于行动积分，以前用于模拟天炉座矮球状星系（dSph）。恒星成分可能与暗晕（也称为DF）或大质量中心黑洞共存。在所有情况下，我们解决了模型的自洽潜力。聚焦于球对称模型，我们展示了恒星的观测值如何随DF规定的各向异性、暗晕的优势和性质以及黑洞的质量而变化。我们表明，精确的拟合到所观察到的表面亮度分布的四个球状星团可以得到一个广泛的规定的速度各向异性。我们还获得了精确的拟合所观察到的投影密度的四dSphs。最后，我们提出了一个三分量模型的Scupltor dSph与不同的DF的红色和蓝色的水平分支恒星和暗物质晕。
2019-04-17 astro-ph.GA
