薛定谔-泊松孤子：微扰理论
宇宙学与河外天体物理
2022-05-25 v2
摘要
自引力量子物质可能存在于从极早期宇宙到当今玻色子星的各种宇宙学和天体物理环境中。此类量子物质出现在许多不同的理论中，包括Peccei-Quinn轴子和超轻（ULDM）或模糊（FDM）暗物质情景。我们考虑球对称孤子（所有这些情景共有的薛定谔-泊松系统的基态解）扰动的动力学演化。我们构造了薛定谔方程的特征态，将引力势固定为其基态值。我们看到这些特征态定性地捕捉了完整ULDM模拟中看到的性质，包括孤子“呼吸”模式、孤子中心的随机游走以及孤子的四极畸变。然后我们表明，引力势的时间演化及其对扰动的影响可以在含时微扰理论框架内很好地描述。将我们的形式体系应用于一个合成ULDM晕，揭示了特征态的显著混合，尽管总体密度分布相对稳定性。我们的结果为理解这些系统的演化提供了一种新的解析方法，以及实现更快近似模拟的可能性。
引用
@article{arxiv.2109.01920,
title = {Schr\"{o}dinger-Poisson Solitons: Perturbation Theory},
author = {J. Luna Zagorac and Isabel Sands and Nikhil Padmanabhan and Richard Easther},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.01920},
year = {2022}
}
备注
12 pages, 11 figures; accepted to PRD The content and conclusions of Sec IV changed in the review process. Fig 9 was changed and Fig 10 added to illustrate our averaging procedure. Fig 11 changed significantly due to a tweak in the analysis pipeline. We added more discussion on the utility of our approach, more information on our numerical solver, and made small editorial changes