标量场暗物质模型简述

近年来，冷暗物质 (CDM) 模型越来越显示出其无法描述所有可被详细观测的邻近星系属性，且在物质更快聚集形成如星系和星系团等大尺度结构的机制上存在一些问题。在本工作中，我们回顾了一种替代模型，即标量场暗物质 (SFDM) 模型，该模型提出星系晕是由宇宙极早期标量场 (SF) 的凝聚形成的，即在此模型中，星系晕是天文学上的标量场玻色 - 爱因斯坦凝聚 (BEC) 液滴。另一方面，像星系团或超星系团这样的大尺度结构则与 $\Lambda$CDM 模型类似，通过层级方式形成，因此 SFDM 重现了 $\Lambda$CDM 模型在宇宙学尺度上的所有预测。该模型预测所有星系晕必须非常相似，且存在于比 $\Lambda$CDM 模型更高的红移处。在本综述的第一部分，我们在场和流体两种不同框架下，回顾了具有标量势 $m^2\Phi^2/2+\lambda\Phi^4/4$ 的 SFDM 模型的宇宙学演化。标量涨落具有振荡增长模式，因此这类暗物质可能导致宇宙中引力结构的早期形成。在最后一部分，我们研究了 BEC 暗物质晕的核心中心密度轮廓，并拟合了低表面亮度星系的高分辨率旋转曲线。对数内密度斜率的平均值为 $\alpha = -$0.27 $\pm$ 0.18，我们表明最近的关于恒定暗物质中心面密度的观测结果可以被重现。我们得出结论，鉴于 $\Lambda$CDM 模型目前面临的困难，SFDM 模型是一个值得进一步探索的替代方案。