超轻暗物质中的三维涡旋与旋转脉冲

我们研究了在具有四次斥力自互动作用的旋转标量暗物质暗物质星系中的涡旋线的形成与动力学。 在非相对论极限下，涡旋线及其晶格源于标量场的格拉斯-皮塔赫斯基方程运动，类似于实验室中研究的超流体和玻色-氦凝聚体。确实，在此类系统中，涡旋由标量场相位的奇点所支持，这导致在curl-free速度背景中出现一组離散的量化涡旋。 在涡旋线数量极大时的连续极限中，我们发现平衡解是一种遵循固体身体旋转、呈椭圆密度轮廓的旋转脉冲。只要旋转能量小于自互动能和引力能，该配置在动力学上是稳定的。利用在托马斯-弗里米 regime中的数值模拟，以具有特定平均密度轮廓和角动量的球形星系的随机初始条件，我们发现旋转脉冲总是在几个动力学时间内动态出现，并且一组与总旋转 aligned的涡旋线填满其椭圆轮廓。 这些垂直涡旋线在赤道平面上形成规则晶格，与统一涡旋密度和固体身体旋转的解析预测一致。 这些涡旋线可能进一步在星系之间延伸，以形成旋转宇宙丝绒的骨干。