CROCODILE-SIDM：暗物质缺失星系的潮汐形成作为检验案例
CROCODILE-SIDM: Tidal Formation of Dark Matter-Deficient Galaxies as a Test Case
浏览论文内容
中文总结 AI 辅助
本文提出CROCODILE-SIDM框架，通过模拟发现自相互作用暗物质对暗物质缺失星系潮汐形成的影响取决于卫星初始密度轮廓，可作为探测SIDM截面的探针。
中文摘要 AI 辅助
我们介绍了CROCODILE-SIDM，这是一个在CROCODILE模拟家族中，利用GADGET4-Osaka代码的N体部分处理自相互作用暗物质（SIDM）的框架。作为检验案例，我们研究了具有速度依赖截面模型的SIDM对暗物质缺失星系（DMDGs）潮汐形成的影响。我们证明我们的实现能够在孤立暗物质晕中重现解析散射率。通过自洽地包含动力学摩擦，我们演化了一个恒星质量$M_*=2\times10^8\\,\mathrm{M}_\odot$、位于约$10^{11}\\,\mathrm{M}_\odot$暗物质晕中的矮卫星，其轨道围绕一个大质量主星系衰减，并将CDM与四种SIDM截面在两种初始卫星密度轮廓下进行比较：尖点状的Navarro--Frenk--White（NFW）轮廓和带核的Burkert轮廓。我们发现自相互作用主要调节近心点通过之间保留的暗物质数量，且该效应的符号取决于初始轮廓：对于Burkert初始条件，较大的截面保留更多暗物质，而对于NFW初始条件则保留更少。我们表明这种相反行为反映了SIDM热传导的方向，该方向由暗物质晕在吸积时的演化状态决定。尖点轮廓中的核形成有助于暗物质剥离，而潮汐加速的引力热收缩在带核轮廓中抑制了潮汐质量损失。因此，SIDM可以促进或阻碍DMDG的形成，具体取决于卫星的内部结构，这使得DMDGs成为探测SIDM截面的潜在探针。
英文摘要
We introduce CROCODILE-SIDM, a framework for treating self-interacting dark matter (SIDM) with the $N$-body part of GADGET4-Osaka code, as part of CROCODILE simulation family. As a test case, we investigate the impact of SIDM on the tidal formation of dark matter-deficient galaxies (DMDGs) with velocity-dependent cross-section models. We demonstrate that our implementation reproduces the analytic scattering rate in isolated halos. Including dynamical friction self-consistently, we evolve a dwarf satellite with $M_*=2\times10^8\,\mathrm{M}_\odot$ in a $\sim10^{11}\,\mathrm{M}_\odot$ halo on a decaying orbit around a massive host, comparing CDM with four SIDM cross sections for two initial satellite density profiles: a cuspy Navarro--Frenk--White (NFW) profile and a cored Burkert profile. We find that self-interactions primarily regulate the amount of DM retained between pericentric passages, and that the sign of this effect depends on the initial profile: a larger cross section retains more DM for the Burkert initial condition but less DM for the NFW initial condition. We show that this opposing behavior reflects the direction of SIDM heat conduction, which is set by the halo's evolutionary state at infall. Core formation in the cuspy profile assists DM stripping, whereas tidally accelerated gravothermal contraction in the cored profile suppresses tidal mass loss. Consequently, SIDM can either assist or hinder DMDG formation, depending on the satellite's inner structure, making DMDGs a potential probe of SIDM cross section.
发表机构
- The University of Osaka（大阪大学）
- The University of Tokyo（东京大学）
- University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）
- EPFL（洛桑联邦理工学院）
- Excellence Cluster ORIGINS（ORIGINS卓越集群）
- European Southern Observatory (ESO)（欧洲南方天文台）
- Universitäts-Sternwarte, Fakultät für Physik（大学天文台，物理学院）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
