Широкие двойные в ультраслабой карликовой галактике: открытие, популяционное моделирование, и гвоздь в гроб первичных черных дыр в качестве темного вещества

Mark Kuehner

Статті
87

Авторы обнаружили и изучили 52 широкие (от 7 до 16 тысяч а.е.) двойных в карликовой галактике, где много темного вещества. Если это темное вещество объяснять черными дырами звездных масс, то они будут разрушать широкие двойные при близких пролетах. Т.о., надежно получено, что такие черные дыры не могут составлять более 1% темного вещества. Это самое сильное и надежное ограничение для данного диапазона масс (т.е., выше 5 масс Солнца).

Вместе с результатами по микролинзированию, реликтовому фону и отсутствию сигналов от испаряющихся черных дыр это закрывает возможность того, что сколь-нибудь значительная часть темного вещества объясняется первичными черными дырами.

Wide binaries in an ultra-faint dwarf galaxy: discovery, population modeling, and a nail in the coffin of primordial black hole dark matter

Wide binaries in an ultra-faint dwarf galaxy: discovery, population modeling, and a nail in the coffin of primordial black hole dark matter

We report the discovery and characterization of a wide binary population in the ultrafaint dwarf galaxy Boötes I using deep JWST/NIRCam imaging. Our sample consists of 52 candidate binaries with projected separations of 7,000 – 16,000 au and stellar masses from near the hydrogen-burning limit to the main-sequence turnoff ($sim0.1$ – $0.8~{rm M_odot}$). By forward-modeling selection biases and chance alignments, we find that $1.25pm0.25%$ of Boötes I stars are members of wide binaries with separations beyond 5,000 au. This fraction, along with the distributions of separations and mass ratios, matches that in the Solar neighborhood, suggesting that wide binary formation is largely insensitive to metallicity, even down to [Fe/H] $approx -2.5$. The observed truncation in the separation distribution near 16,000 au is well explained by stellar flyby disruptions. We also discuss how the binaries can be used to constrain the galaxy's dark matter properties. We show that our detection places new limits on primordial black hole dark matter, finding that compact objects with $M gtrsim 5~{rm M_odot}$ cannot constitute more than $sim1%$ of the dark matter content. In contrast to previous work, we find that wide binaries are unlikely to provide robust constraints on the dark matter profile of ultrafaint galaxies given the uncertainties in the initial binary population, flyby disruptions, and contamination from chance alignments. These findings represent the most robust detection of wide binaries in an external galaxy to date, opening a new avenue for studying binary star formation and survival in extreme environments.

Будь ласка, у свій профіль, щоб коментувати пости, робити закладки та оцінювати інших користувачів. Це займає всього два кліки.