自相互作用玻色-爱因斯坦凝聚态暗物质的宇宙学模拟
宇宙学与河外天体物理
2022-10-26 v1
摘要
我们利用一组有效流体力学方程，对具有自相互作用的标量场暗物质（亦称玻色-爱因斯坦凝聚态暗物质）进行了全三维宇宙学模拟。这些方程由非线性Schrödinger方程导出，通过对大于德布罗意波长但小于自相互作用金斯长度尺度进行平滑操作得到。德布罗意尺度上的动力学在流体力学近似中表现为有效热能，其在初始条件中假定为次要，但随着结构坍缩与流体激波加热而变得重要。所形成的晕具有Navarro-Frenk-White包络，而其中心因流体压力（热压力+自相互作用）变为有核的。核半径主要由自相互作用金斯长度决定，尽管有效热能最终在各处都主导了自相互作用能量，这一结果对初始热能的微小性不敏感。在假设Burkert晕剖面的前提下，将模拟晕样本的标度关系与银河系矮椭球星系及近邻星系比较，发现并不吻合，即便对于核半径（通常被认为是解决尖核-平核问题所需的值）也是如此。然而，模拟体积有限，因而晕质量范围有限，未包含重子物理，并使用了在处近金斯长度截断的示踪冷暗物质初始条件，这些都可能影响晕的性质。[删节]
引用
@article{arxiv.2203.03946,
title = {Cosmological simulations of self-interacting Bose-Einstein condensate dark matter},
author = {S. T. H. Hartman and H. A. Winther and D. F. Mota},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.03946},
year = {2022}
}
备注
15 pages, 11 figures, 4 tables