天の川銀河の衛星銀河はどのようにして誕生したのか?(How did a satellite galaxy of the Milky Way come to be?)

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2024-06-11 カリフォルニア大学リバーサイド校(UCR)

Crater 2は地球から約38万光年離れた銀河系の衛星銀河で、極めて低温で星の動きが遅く、表面の明るさも低い。その起源は未解明である。カリフォルニア大学リバーサイド校の物理学教授Hai-Bo Yuのチームは、Crater 2の特性を説明するため、「自己相互作用する暗黒物質(SIDM)」理論を提案した。この理論によれば、暗黒物質同士が相互作用することで、Crater 2の暗黒物質ハローが熱平衡に達し、小さな半径で密度が浅くなる。これにより、Crater 2の大きさと暗黒物質の低密度が説明できる。

<関連情報>

クレーターIIの自己相互作用的ダークマター解釈 Self-interacting Dark Matter Interpretation of Crater II

Xingyu Zhang, Hai-Bo Yu, Daneng Yang, and Haipeng An
The Astrophysical Journal Letters  Published: 2024 June 10
DOI:10.3847/2041-8213/ad50cd

天の川銀河の衛星銀河はどのようにして誕生したのか?(How did a satellite galaxy of the Milky Way come to be?)

Abstract

The satellite galaxy Crater II of the Milky Way is extremely cold and exceptionally diffuse. These unusual properties are challenging to understand in the standard model of cold dark matter. We use controlled N-body simulations to investigate the formation of Crater II in self-interacting dark matter (SIDM), where dark matter particles can scatter and thermalize. Taking the orbit motivated by the measurements from Gaia Early Data Release 3, we show a strong self-interacting cross section per particle mass of 60 cm2 g−1 is favored for Crater II. The simulated SIDM halo, with a 1 kpc core, leads to both a low stellar velocity dispersion and a large half-light radius for Crater II. These characteristics remain robust regardless of the initial stellar distribution.

1701物理及び化学
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