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维里化波暗物质晕的自洽构建

宇宙学与河外天体物理 2018-06-12 v2

摘要

波暗物质(ψ\psiDM)满足Schr"odinger-Poisson方程,近来作为可能的暗物质候选者受到大量关注。数值模拟过去是探索这一新可能性的有力工具。尽管它们在揭示ψ\psiDM若干关键特征上取得成功,模拟的进一步进展受限,因为迄今宇宙学模拟只能处理低于2×1011M\sim 2\times 10^{11} M_\odot的晕形成,而质量大得多的晕在计算上已极难获得。为此,本工作采用不同方法,通过直接从波分布函数构建波晕解来评估大质量晕。该方法与粒子晕(冷暗物质模型)的解析构建有一定相似性。所处理的不是许多无碰撞粒子,而是具有许多非相互作用本征态的单一波。波晕构建的关键要素是波功率的分布函数,我们使用结构形成模拟产生的若干晕作为模板来确定波分布函数。在不同模型中,我们发现费米子King模型给出最佳拟合,并用于我们的波晕构建。我们设计了一种构建非线性晕的迭代方法,并通过三维模拟证明其稳定性。我们还构建了一个银河系大小的晕,发现内晕比NFW轮廓更平坦。这些波晕在时空上均具有小尺度干涉,产生随时间变化的颗粒结构。虽然颗粒的空间尺度变化很小,但关联时间被发现随半径增加跨越晕增加一个数量级。

关键词

引用

@article{arxiv.1801.02320,
  title  = {Self-consistent construction of virialized wave dark matter halos},
  author = {Shan-Chang Lin and Hsi-Yu Schive and Shing-Kwong Wong and Tzihong Chiueh},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1801.02320},
  year   = {2018}
}

备注

14 pages, 7 figures, accepted by PRD