模糊暗物质颗粒扰动对轨道运动影响的半解析模型

在模糊暗物质场景中，超轻轴子类粒子的量子波动性在暗物质晕内部产生了随机密度涨落。这些涨落被称为颗粒，会扰动子晕和其他轨道天体的轨道。尽管以往的研究使用 N-body 技术模拟了这些效应，或利用扩散近似对其进行了统计建模，我们提出了一种替代框架，将扰动表示为具有随机系数的 Fourier 级数，该框架可应用于单个轨道，而不仅仅是轨道群体。我们将模型扩展到有限尺寸子晕，并确定了一个临界长度尺度，低于该尺度时子晕表现为点质量粒子。相反，由于扩展的质量分布，较大子晕来自颗粒的扰动会受到抑制。利用 FDM-Simulator，我们通过分离颗粒加速度并确认其对子晕动力学的统计效应，验证了我们的有限尺寸模型。