来自星系观测量的费米子暗物质新约束 II：星系标度关系

我们在论文 I 中最近引入了 Ruffini-Argüelles-Rueda (RAR) 星系暗物质分布模型的扩展，加入了粒子逃逸效应。该模型建立在有限温度下的自引力费米子之上，RAR 解呈现出特征的“致密量子核-稀薄晕”形态；对于质量在 $mc^2 \approx 10-345$ keV 范围内的费米子，已证明能很好地拟合银河系转动曲线。本文首次研究扩展 RAR 模型对从矮星系到椭圆星系再到星系团等其他结构的适用性，并指出 $mc^2 = 48$ keV 这一相关情形。通过对该理论其余自由参数的完整覆盖，并针对每种星系结构，我们给出满足由观测推断的实际晕边界条件的完整天体物理 RAR 轮廓族。每一族 RAR 解预测出总晕质量与中心量子核质量的给定区间，后者开启了将其解释为如下替代方案的有趣可能：要么替代中等质量黑洞（矮星系情形），要么替代超大质量黑洞（SMBHs，较大星系类型情形）。该模型被证明与不同观测推断的标度关系吻合良好，例如：(1) 将暗物质晕与超大质量暗中心天体联系的 Ferrarese 关系；以及 (2) 星系近乎恒定的暗物质面密度。最后，该理论通过不稳定暗物质量子核的引力坍缩，为形成少量 $10^8 M_\odot$ 的超大质量黑洞提供了自然机制。