論文の概要: Modelling the Track of the GD-1 Stellar Stream Inside a Host with a Fermionic Dark Matter Core-Halo Distribution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.19102v1
- Date: Mon, 29 Apr 2024 20:46:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-01 18:00:28.509998
- Title: Modelling the Track of the GD-1 Stellar Stream Inside a Host with a Fermionic Dark Matter Core-Halo Distribution
- Title（参考訳）: フェルミオン性暗黒物質コア-ハロ分布を持つホスト内部のGD-1ステラー流の軌跡のモデル化
- Authors: Martín F. Mestre, Carlos R. Argüelles, Daniel D. Carpintero, Valentina Crespi, Andreas Krut,
- Abstract要約: ハロ生成の最大エントロピー原理をDMハロモデルに応用した。
この研究は、フェルミオンプロファイルが、巨大な中心天体と銀河のDMの両方にとって信頼できるモデルであることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Traditional studies on stellar streams typically involve phenomenological $\Lambda$CDM halos or ad hoc dark matter (DM) profiles with different degrees of triaxiality, which preclude to gain insights into the nature and mass of the DM particles. Recently, a Maximum Entropy Principle of halo formation has been applied to provide a DM halo model which incorporates the fermionic (quantum) nature of the particles, while leading to DM profiles which depend on the fermion mass. Such profiles develop a more general dense core - diluted halo morphology able to explain the Galactic rotation curve, while the degenerate fermion core can mimic the central massive black hole (BH). We attempt to model the GD-1 stellar stream using a spherical core-halo DM distribution for the host, which, at the same time, explains the dynamics of the S-cluster stars through its degenerate fermion-core with no central BH. We used two optimization algorithms in order to fit both the initial conditions of the stream orbit and the fermionic model. The stream observables are 5D phase-space data from the Gaia DR2 survey. We were able to find good fits for both the GD-1 stream and the S-stars for a family of fermionic core-halo profiles parameterized by the fermion mass. This work provides evidence that the fermionic profile is a reliable model for both the massive central object and the DM of the Galaxy. Remarkably, this model predicts a total MW mass of $2.3\times 10^{11}M_{\odot}$ which is in agreement with recent mass estimates obtained from Gaia DR3 rotation curves (Gaia RC). In summary, with one single fermionic model for the DM distribution of the MW, we obtain a good fit in three totally different distance scales of the Galaxy: $\sim 10^{-6}$ kpc (central, S-stars), $\sim14$ kpc (mid, GD-1) and $\sim 30$ kpc (boundary, Gaia RC mass estimate).
- Abstract（参考訳）: 恒星の流れに関する伝統的な研究は、通常、現象学的に$\Lambda$CDM halos、または3軸性の異なるアドホックダークマター(DM)プロファイルを含んでおり、DM粒子の性質と質量に関する洞察を得るのを妨げている。
近年,ハロ生成の最大エントロピー原理を適用し,フェルミオン(量子)の性質を取り入れたDMハロモデルを提供し,フェルミオン質量に依存するDMプロファイルを導出した。
このようなプロファイルはより一般的な高密度な核、希薄なハロモルフォロジーで銀河の回転曲線を説明でき、縮退したフェルミオンコアは中心の巨大なブラックホール(BH)を模倣することができる。
我々は、主星の球状コアハロDM分布を用いてGD-1星流をモデル化しようとするが、同時に中心BHを持たない縮退したフェルミオンコアを通してSクラスター星のダイナミクスを説明する。
ストリーム軌道の初期条件とフェルミオンモデルの両方に適合する2つの最適化アルゴリズムを用いた。
ストリームオブザーバブルは、Gaia DR2サーベイの5次元位相空間データである。
我々は、フェルミオン質量でパラメータ化されたフェルミオン型コアハロプロファイルの族に対して、GD-1ストリームとS星の両方に良い適合性を見出すことができた。
この研究は、フェルミオンプロファイルが、巨大な中心天体と銀河のDMの両方にとって信頼できるモデルであることを示す。
注目すべきことに、このモデルは、Gaia DR3回転曲線(Gaia RC)から得られた最近の質量推定と一致する総MW質量が2.3\times 10^{11}M_{\odot}$と予測する。
要約すると、MWのDM分布に対する1つのフェルミオンモデルにより、銀河の3つの全く異なる距離スケールに適合する:$\sim 10^{-6}$ kpc (central, S-stars)、$\sim14$ kpc (mid, GD-1)、$\sim 30$ kpc (boundary, Gaia RC mass estimates)。
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