黑洞与超轻暗物质的相互作用：解析解
高能物理 - 理论
2023-12-12 v2 宇宙学与河外天体物理
广义相对论与量子宇宙学
摘要
暗物质(DM)可以由如此轻的标量场构成，以至于星系晕中的DM粒子最好用经典波来描述。我们采用一种解析的（尽管是近似的）方法，研究这些经典解如何受到星系中心非旋转超大质量黑洞存在的影响。依靠这种解析控制，我们考察了在视界处施加因果边界条件（通常被忽视）的后果。首先，我们考察暗物质的反作用可忽略的情形。标量场在远距离处像幂律一样衰减，从而赋予黑洞“毛发”。我们推导了广泛参数范围内的场分布解，包括具有旋转暗物质的情况。作为副产物，我们提取了标量扰动的动力学Love数。接下来，我们确定了束缚态谱及其行为。最后，我们纳入标量场的自引力，重点关注暗物质在星系中心形成孤子（玻色星）的情形。我们推导了距中心任意距离处孤子的解析表达式。由于解甚至在视界尺度上仍适用，我们可以可靠地计算黑洞的吸积率。
引用
@article{arxiv.2309.02482,
title = {Interplay between Black Holes and Ultralight Dark Matter: Analytic Solutions},
author = {Bruno Bucciotti and Enrico Trincherini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.02482},
year = {2023}
}
备注
29 pages + appendices, v2: minor improvements, matches journal version