Q 球能否描述宇宙与星系暗物质？

冷暗物质（CDM）假设准确预测了大尺度结构形成，并契合了宇宙微波背景温度波动（CMB）。然而，对暗物质星系内部区域和矮星系卫星的观测一直对 CDM 提出了挑战。另一方面，修改牛顿动力学（MOND）假设能够解释星系现象，但无法解释 CMB 的复杂形状以及物质功率谱。CDM 和 MOND 在几乎互不相容的尺度上都表现出色，促使我们提出这样的问题：是否存在一种物理机制，使得 CDM 与 MOND 共享相同的起源？Q 球是一种局部非拓扑孤立子，可作为两种假设之间的桥梁。在宇宙早期形成的 Q 球可以模拟 CDM 在宇宙尺度上的行为。有趣的是，Q 球在宇宙晚期的星系尺度上可以表现出类似 MOND 的行为，提供了一个统一的框架。具体而言，我们展示了在辐射主导时代自然产生的由复杂标量场构成的 millicharged 复合 Q 球。从物质-辐射相等时刻，我们也得到 Q 球的质量为 $1~eV$，远小于电子质量。利用正交态双极子的不可见衰变模式，我们得到 $Q < 3.4 \times 10^{-5}$。我们还建立了 Q 球数密度的上限，该上限取决于 Q 球的电荷以及较小的初始电荷不对称。此外，我们在 Q 球模型框架内，证明了 MOND 在星系尺度上自然出现。