天体物理学：20桁の質量範囲にわたる暗黒物質ハローの普遍的構造

暗黒物質が低温の素粒子からなるとする宇宙論モデルは、暗黒物質ハローの集団が、銀河を形成できる質量より何桁も小さい質量の領域にまで及んでいるはずだと予測している。本論文では、暗黒物質は質量が約100 GeVの弱く相互作用する重い粒子の形で存在すると仮定される場合に、観測されるハローの質量の全範囲（20桁）にわたって行った、現在の暗黒物質ハローの形成に関する宇宙論的シミュレーションの結果について報告する。このシミュレーションは、質量で30桁のダイナミックレンジがあり、数百個の密な銀河団に対する場合と同程度詳細に、数百個の地球質量のハローの内部構造を解像する。我々は、暗黒物質ハローの密度プロファイルが全質量範囲にわたって普遍的であり、パラメーターが2つの単純なフィッティング式によってよく記述されることを見いだした。暗黒物質ハローの質量と中心集中度は、宇宙論および暗黒物質の性質に依存するような形で強く関連している。固定された質量に関しては、典型的な銀河の質量よりも軽い暗黒物質ハローでは、その中心集中度は局所的な環境に依存しない。太陽質量の10⁻³倍から10¹¹倍の質量範囲にわたる暗黒物質ハローは、暗黒物質の対消滅によって生じた光度に（対数区間ごとに）ほぼ等しく寄与しており、我々はこれが従来の全ての推定値より最大で1000分の1小さいことを見いだした。

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