大麦哲伦云方向三轴暗物质晕的引力透镜光学深度计算及其对MACHO与原初黑洞比例推断的影响

《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》：Triaxiality of the Milky Way dark matter halo and the microlensing optical depth towards the Large Magellanic Cloud

　　

摘要

指向大麦哲伦云的微引力透镜光学深度可以约束银河系暗物质晕中致密天体的比例，但其计算几乎总是针对球形晕进行的。我们针对三轴晕计算了光学深度，并证明形状依赖性完全由视线在晕主轴上的投影所决定，并且对无尺度晕推导了精确的因式分解。大麦哲伦云仅偏离太阳-银心连线的法线方向0.78度，使其成为探测面内拉长的近乎最佳探针，却是探测垂直压扁的不良探针。我们发现，在固定局域密度的条件下，GAIA所偏好的晕形状与球形晕的光学深度之比为0.95 - 1.15，Law-Majewski对数势的比值为1.57，而当主轴方位角留自由时，比值为0.67 - 1.54。对于GAIA DR3下降的旋转曲线所要求的Einasto晕，约25 kpc处的截断被其所隐含的更大局域密度所抵消，光学深度仅下降7 - 15%。透镜的中位距离从13.4 kpc向内移动至8.5 kpc，该处对数斜率陡峭且上升，从而放大了形状敏感性。GAIA RR Lyrae增强效应从15%增至23%，且无方位约束的范围扩大至0.62 - 1.62。对推断的MACHO或原初黑洞比例的系统误差是双向的，对于已测量的形状约为15%，在完全方位自由下为一个因子2.6，超过了EROS-2和OGLE约束的统计误差。