发表机构
LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université, CNRS; Université de Strasbourg, CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg, UMR 7550; Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo; Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB), Universitat de Barcelona（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; 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; 东京大学 Kavli 宇宙物理学与数学起源研究所（WPI），UTIAS; 巴塞罗那大学宇宙科学研究所）
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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。
AI 中文摘要
我们利用欧几里得早期释放观测中，位于福纳克斯星系团和英仙座星系团内的矮星系球状星团候选体，对模糊暗物质模型的粒子质量进行了约束。我们通过将模糊暗物质密度轮廓与相应的动力学摩擦形式相结合，对球状星团的轨道演化进行建模，并使用galpy积分其轨道。在模糊暗物质框架下，晕密度轮廓和动力学摩擦力均受到超轻暗物质粒子波动性质的修正，该粒子的质量参数化为$m_{22}=m_\chi/10^{-22},\mathrm{eV}$，并在$0.1 \leq m_{22} \leq 100$范围内进行探索。该框架自然缓解了最初在福纳克斯矮椭球星系中发现的长期存在的球状星团时间问题。我们发现，对于福纳克斯星系团中的$m_{22}\leq1.46^{+0.51}_{-0.32}$和英仙座星系团中的$m_{22}\leq1.09^{+0.14}_{-0.21}$，球状星团不再经历向其宿主星系中心的轨道衰减。未来欧几里得数据发布将提供数量大幅增加的球状星团候选体样本，从而能够在模糊暗物质情景下对暗物质粒子质量实现显著更紧的约束。
英文摘要
We constrain the particle mass of the fuzzy dark matter model using globular cluster candidates in dwarf galaxies, from the Euclid Early Release Observations, within the Fornax and Perseus galaxy clusters. We model the orbital evolution of globular clusters by combining fuzzy dark matter density profiles with the corresponding dynamical friction formalism, and integrate their orbits using galpy. In the fuzzy dark matter framework, both the halo density profile and the dynamical friction force are modified by the wave-like nature of the ultra-light dark matter particle, whose mass is parameterized as $m_{22}=m_χ/10^{-22},\mathrm{eV}$ and explored over the range $0.1 \leq m_{22} \leq 100$. This framework naturally alleviates the long-standing globular cluster timing problem originally identified in the Fornax dSph. We find that globular clusters no longer experience orbital decay toward the centers of their host galaxies for $m_{22}\leq1.46^{+0.51}_{-0.32}$ in the Fornax cluster and $m_{22}\leq1.09^{+0.14}_{-0.21}$ in the Perseus cluster. Future Euclid data releases, providing substantially larger samples of globular cluster candidates, will enable significantly tighter constraints on the dark matter particle mass within the fuzzy dark matter scenario.
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