星系团中的标量场暗物质

冷暗物质 (CDM) 范式的一种替代方案是标量场暗物质 (SFDM) 模型，该模型假设暗物质是一个自旋为0的超轻标量场 (SF)，其典型质量为 $m\sim10^{-22}\mathrm{eV}/c^2$ 并具有正的自相互作用。由于超轻玻色子质量，SFDM 可以在极早期的宇宙中形成玻色-爱因斯坦凝聚 (BEC)，这被解释为暗物质晕。尽管在宇宙学尺度上该模型的行为类似于 CDM，但它们在小尺度上有所不同：SFDM 自然地预言了更少的卫星晕、矮星系中的核以及高红移处大质量星系的形成。零温度下的基态（或 BEC）解足以描述低质量星系，但对于较大系统则失效。一种可能的解决方案是在 SF 势中加入有限温度修正，从而允许激发态的组合。在本工作中，我们在星系团尺度上测试了有限温度多态 SFDM 解，并将结果与 Navarro-Frenk-White (NFW) 和 BEC 轮廓进行了比较。我们通过拟合 13 个 \textit{Chandra} X射线星系团的质量分布（排除最亮团星系区域）来实现这一点。我们表明，SFDM 模型准确地描述了星系团的暗物质质量分布，其拟合效果与 NFW 轮廓相当或更好。同时展示了 BEC 模型与数据的完全不一致。我们得出结论，理论驱动的多态 SFDM 轮廓是经验轮廓和尝试将渐近 NFW 衰减与 SFDM 内核耦合的特定拟合函数的一个有意义的替代方案。