自旋 $s$ 超轻暗物质模型中的标度关系、动力学加热与潮汐瓦解

我们通过使用时间分裂法数值求解薛定谔-泊松系统，探讨了自旋 0、自旋 1 和自旋 2 超轻暗物质（ULDM）在小尺度上的影响。我们对每种自旋的 ULDM 进行了模拟，从不同数量的相同初始孤子开始，并分析了它们合并后所形成暗晕的性质。我们的发现表明，更高的自旋会导致更广阔、密度更低的暗晕，并具有更显著的纳瓦罗-弗伦克-怀特（NFW）轮廓尾部，这一特征无论涉及的孤子数量多少都持续存在。此外，我们研究了这些暗晕的动力学加热过程，发现与自旋 0 的情况相比，更高自旋的加热时间尺度增加了一个数量级。然后，我们确定了描述自旋 $s$ ULDM 晕的密度轮廓（核心-NFW）作为初始孤子数量 $N_{\text{sol}}$ 的函数的标度关系。这些关系使我们能够基于平均密度或总质量构建等效晕，适用于任意大的 $N_{\text{sol}}$，而无需模拟这些系统。我们模拟了一个 ULDM 卫星在作为外部势处理的构建晕中的轨道，并发现对于具有相同平均密度的宿主晕，无论自旋如何，卫星的瓦解时间都与均匀球体的预测一致。然而，对于每种自旋具有相同质量的晕，卫星在自旋 0 的情况下瓦解更快，而对于具有相同核心尺寸的晕，则在自旋 2 的情况下瓦解更快。