The highest-speed local dark matter particles come from the Large Magellanic Cloud
The highest-speed local dark matter particles come from the Large Magellanic Cloud
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速度最快的局部暗物质粒子来自大麦哲伦星云
DOI：
10.1088/1475-7516/2019/11/013
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发表时间：
2019
影响因子：
6.4
通讯作者：
Garavito-Camargo, N.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Besla, G.;Peter, A.H.G.;Garavito-Camargo, N.
使用N-体模拟的大麦哲伦云（LMC）通过银河系（MW），定制再现观察到的两个星系的运动学特性，我们表明，高速尾巴的太阳邻域暗物质分布是压倒性的LMC起源。两个群体以高速贡献：1）曾经与LMC结合的粒子，以及2）由于光晕对LMC最近通过的响应而加速的MW光晕粒子。这些粒子相对于地球的速度达到700-900 km/s，接近或略高于MW的局部逃逸速度。高速粒子遵循类似于太阳反射运动的轨迹，在6月达到峰值速度。对于低质量暗物质，这些高速粒子可以在直接探测实验中主导信号，即使使用现有数据集，也可以将实验范围扩展到较低质量和弹性散射截面。我们的研究表明，即使是未被破坏的MW卫星星系也会在太阳邻居中留下显着的暗物质足迹。
Using N-body simulations of the Large Magellanic Cloud (LMC's) passage through the Milky Way (MW), tailored to reproduce observed kinematic properties of both galaxies, we show that the high-speed tail of the Solar Neighborhood dark matter distribution is overwhelmingly of LMC origin. Two populations contribute at high speeds: 1) Particles that were once bound to the LMC, and 2) MW halo particles that have been accelerated owing to the response of the halo to the recent passage of the LMC. These particles reach speeds of 700–900 km/s with respect to the Earth, near or somewhat higher that the local escape speed of the MW. The high-speed particles follow trajectories similar to the Solar reflex motion, with peak velocities reached in June. For low-mass dark matter, these high-speed particles can dominate the signal in direct-detection experiments, extending the reach of the experiments to lower mass and elastic scattering cross sections even with existing data sets. Our study shows that even non-disrupted MW satellite galaxies can leave a significant dark matter footprint in the Solar Neighborhood.
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