修改PyUltraLight以模拟具有自相互作用的标量暗物质

我们介绍对PyUltraLight代码的修改，该代码模拟超轻类轴子标量暗物质场的动力学演化。我们修改后的代码PySiUltraLight增加了一个四次自相互作用项，以反映类轴子粒子模型中自然出现的项。使用$10^{-22}~\mathrm{eV}/\mathrm{c}^2$的粒子质量，我们展示了PySiUltraLight产生空间振荡孤子、爆炸孤子和坍缩孤子，先前的解析工作表明这些会在吸引性自相互作用下发生。利用我们的代码，我们计算了在吸引性自相互作用存在时振荡频率随孤子质量和平衡半径的变化关系。我们展示了当孤子质量低于Chavanis [arxiv:1604.05904]描述的临界质量($M_c = \frac{\sqrt{3}}{2}M_{\mathrm{max}}$)且初始半径在特定范围内时，孤子不稳定并爆炸。我们检验了Chavanis [arxiv:1604.05904]与Chavanis和Delfini [arxiv:1103.2054]描述的在包含吸引性自相互作用时孤子坍缩的最大质量判据。我们还分析了双孤子碰撞以及孤子绕中心质量在吸引性和排斥性自相互作用下的旋转。我们发现当包含吸引性自相互作用时，密度分布在双体碰撞后发生畸变。我们还发现当包含吸引性自相互作用时，孤子更不易受潮汐剥离影响。我们发现排斥性自相互作用的情况相反，即孤子更容易被潮汐剥离。因此，包含自相互作用可能影响落入孤子的存活时间尺度。