双组分波暗物质的宇宙学模拟

波（模糊）暗物质（$\psi$DM）由超轻玻色子组成，其特征是颗粒状晕内包含一个孤子核。此处我们将 $\psi$DM 扩展为两个组分，具有不同粒子质量 $m$ 且仅通过引力耦合，并通过宇宙学模拟研究由此产生的孤子-晕结构。具体而言，我们假设 $\psi$DM 包含 $75\%$ 的主要组分和 $25\%$ 的次要组分，将主要组分的粒子质量固定为 $m_{\rm major}=1\times10^{-22}\,{\rm eV}$，并探索两种不同次要组分粒子质量，分别为 $m_{\rm major}:m_{\rm minor}=3:1$ 和 $1:3$。对于 $m_{\rm major}:m_{\rm minor}=3:1$，我们发现 (i) 主要和次要组分的孤子共存，质量相当，且大致同心。(ii) 孤子峰值密度显著低于单组分情形，导致更平滑的孤子到晕的过渡和转动曲线。(iii) 两组分的总孤子质量遵循相同的单组分核-晕质量关系。形成鲜明对比的是，对于 $m_{\rm major}:m_{\rm minor}=1:3$，在稳定主要组分孤子存在的情况下无法形成次要组分孤子；因此总密度轮廓（包括晕和孤子）由主要组分主导，并紧密遵循单组分情形。为支持这一发现，我们提出一个玩具模型，说明在伴随深引力势的炽热环境中难以形成孤子。该工作表明，多组分 $\psi$DM 模型所增加的额外灵活性可以解决单组分模型在观测上的矛盾，同时保留其关键特征。