发表机构
University of Chicago; Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago; University of California, Merced; Perimeter Institute for Theoretical Physics; Carnegie Observatories; University of California, Los Angeles; University of California, Irvine; Universidad Andres Bello; Millennium Institute of Astrophysics, Chile; California Polytechnic State University（芝加哥大学; 芝加哥大学卡弗里宇宙学物理研究所; 加州大学默塞德分校; 理论物理前沿研究所; 卡内基观测站; 加州大学洛杉矶分校; 加州大学尔湾分校; 安德烈斯贝略大学; 智利天体物理千年研究所; 加州州立理工大学）
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利用 29 个四重成像类星体的透镜信号，推断出核心坍缩暗物质晕的丰度，发现数据强烈支持自相互作用暗物质而非冷暗物质，贝叶斯因子达 6:1 至 24:1。
AI 中文摘要
自相互作用暗物质（SIDM）理论预言暗物质晕最终会发生核心坍缩，这一过程将这些结构转化为极其高效的引力透镜。我们利用 29 个四重成像类星体，基于众多低质量扰动体的集体透镜信号，对质量范围在 $10^6 - 10^{10.7} M_{\odot}$ 的核心坍缩晕和子晕的丰度进行了群体级推断。我们的结构形成模型预言了坍缩（子）晕的丰度随晕质量和红移的变化。我们量化了系统不确定性对结果的影响，包括球状星团（GCs）和子晕的丰度，以及深度坍缩晕的内部结构。我们的数据强烈偏好透镜模型中的核心坍缩晕，贝叶斯因子不支持 CDM 而支持 SIDM，其范围从 6:1 到 24:1，取决于所假设的 SIDM 子晕和 GC 群体的性质。在没有核心坍缩的情况下解释我们的数据，需要 GC 丰度远高于预期，并且子晕数量多于 $N$ 体模拟的预言。这些结果对 CDM 范式构成挑战。我们在配套论文中给出了这些结果的粒子物理解释。
英文摘要
Theories of self-interacting dark matter (SIDM) predict the eventual core collapse of dark matter halos, a process that transforms these structures into extremely efficient gravitational lenses. We present a population-level inference on the abundance of core collapsed halos and subhalos in the mass range $10^6 - 10^{10.7} M_{\odot}$ using 29 quadruply imaged quasars, drawing on the collective lensing signal of many low-mass perturbers. Our structure formation model predicts the abundance of collapsed (sub)halos as a function of halo mass and redshift. We quantify how our results are affected by systematic uncertainties, including the abundance of globular clusters (GCs) and subhalos, and the internal structure of deeply collapsed halos. Our data exhibits a strong preference for core collapsed halos in the lens model, with Bayes factors disfavoring CDM relative to SIDM ranging from 6:1 to 24:1, depending on the assumed properties of the SIDM subhalo and GC populations. Explaining our data without core collapse requires both a GC abundance well above expectations and more subhalos than predicted by $N$-body simulations. These results pose a challenge to the CDM paradigm. We present a particle physics interpretation of these results in a companion paper.
Comments30 pages, plus appendices. comments welcome
