模糊暗物质无 Catch-22：通过高分辨率宇宙学模拟检验子结构数目与核大小

模糊暗物质（FDM）近来已成为标准冷暗物质（CDM）的一个有趣替代模型。在该模型中，暗物质由极轻的玻色子粒子组成，在星系尺度上具有量子力学效应。我们使用 N 体代码 AX-GADGET 进行 FDM 的宇宙学模拟，在整个宇宙演化过程中完整模拟了量子势的动力学效应。通过对 FDM 体积模拟与不同 FDM 粒子质量（$m_{\chi}$ $\sim$ $10^{-23} - 10^{-21}$ eV/c$^2$）的高分辨率 zoom-in 模拟的综合分析，我们研究了 FDM 如何影响子结构丰度与暗物质晕的内部密度轮廓。我们首次利用 FDM 体积模拟给出了 FDM 与 CDM 子晕丰度比作为 FDM 质量函数的拟合公式。更重要的是，我们的模拟清楚地表明，存在一个较宽的 FDM 粒子质量区间，能够同时再现观测到的子结构数目，并在矮星系（$\approx 10^{9}-10^{10}$ M$_{\odot}$）的密度轮廓中产生显著的核（$r_{c} \sim 1$ kpc），这与即便考虑重子效应的 CDM 预言形成鲜明对比。因此，最暗弱星系中的暗物质分布提供了一种区分 FDM 与 CDM 的清晰途径。