利用S2轨道约束银河中心的超轻标量暗物质

银河中心（GC）的稠密环境为探测超轻暗物质（ULDM）提供了独特的实验室。我们探讨了通过S星（Sgr A$^*$) 围绕超大质量黑洞轨道动力学中ULDM场的效应来检测标量ULDM的前景。我们考虑了实标量场 $\phi$ 与标准模型粒子之间的线性和二次耦合，并分析了两种代表性的ULDM结构：标量引力原子和球形脱冲体。我们发现，二次耦合导致非振荡扰动，引起长期的轨道演化。我们利用S2星的近点预cession率 observed periastron precession rate of S2 star to对GC中的总ULDM质量和二次耦合常数施加严格约束。对于引力原子 $|211\rangle$ 态，我们将ULDM与Sgr A$^*$ 的质量比限制在 $\beta \lesssim 10^{-3}$（当 $m \sim 10^{-18}$ eV 时），对于延伸至 $\sim 0.2\,$pc 的球形脱冲体，质量比限制在 $\beta \lesssim 1$（当 $m \sim 3\times10^{-20}$ eV 时）。值得注意的是，我们对二次耦合常数的限制优于当前在 $10^{-20} \,\text{eV} \lesssim m \lesssim 10^{-18}$ eV 质量范围内的现有界限。