轻暗物质能否解决核-尖峰问题？

近来轻暗物质，尤其是超轻轴子，引起了广泛关注，因为它们可能为星系中心的核-尖峰问题提供解决方案。由于极轻玻色子可具有天体物理尺度的德布罗意波长，它们能够抹平星系中心从而形成核，而非如普通暗物质模型那样，因此有人提出这解决了核-尖峰问题。在这项工作中，我们批判性地审视这一主张。尽管超轻粒子确实会导致一个核，我们考察了核密度与其半径之间的关系是否在一系列星系上符合数据。我们首先回顾数据表明星系的核密度 $\rho_c$ 随核半径 $R_c$ 的变化满足 $\rho_c\propto1/R_c^\beta$，其中 $\beta\approx1$。随后我们将其与理论模型比较。我们考察了一大类的轻标量暗物质模型，由某势 $V$ 支配。为简便起见，我们取该标量为具有整体 $U(1)$ 对称性的复标量，以便按守恒粒子数组织解。然而，我们预期我们的核心结论即便对实标量也成立，而且复标量在非相对论极限下与实标量行为一致，而后者正是标准的关注区间。对于任意势 $V$，我们发现基态解中 $\rho_c$ 与 $R_c$ 的关系总处于以下某一区间：(i) $\beta\gg1$，或 (ii) $\beta\ll1$，或 (iii) 不稳定，因此从未与数据相符。对于维里化暗物质、更一般的标量场论、简并费米子暗物质、超流暗物质以及一般多方球，我们也得到类似结论。我们得出结论：核-尖峰问题的解更可能源于复杂的重子效应或某种其他类型的暗物质相互作用。