暗中的孤子：模糊暗物质下的非线性结构形成

我们给出了使用新代码 SCALAR 进行的完整宇宙学模拟结果，其中暗物质以模糊暗物质的形式存在，由一个质量为 $m_{\rm B} = 2.5 \times 10^{-22}$ eV 的轻标量场描述，并依据薛定谔-泊松方程组演化。在共动单位下，模拟体积为边长 $2.5 ~ h^{-1} {\rm Mpc}$，在最细加密层级分辨率为 $20~h^{-1}{\rm pc}$。我们分析了中心孤子核的形成与演化，发现它们在暗物质密度剖面上留下印记，导致中心密度更平缓，并在转动曲线上于距中心小半径处产生额外的圆速度峰。我们发现，由于标量场的量子本性导致的结构抑制，使得低质量端的晕质量函数比 $\Lambda$CDM 模拟更平缓，在 $\Lambda$CDM 模拟中，即使使用与模糊暗物质相同的初始条件演化，暗物质也预期在所有质量尺度上成团。此外，我们验证了刻画薛定谔-泊松方程组解的标度关系，对孤立和并合晕均如此，并发现它们由并合过程保持。我们用无量纲量 $\Xi \propto \left | E_{\rm halo} \right |/M_{\rm halo}^3$ 刻画每个模糊暗物质晕，并表明核质量通过核-晕质量关系 $M_{\rm core}/M_{\rm halo} \propto \Xi^{1/3}$ 与晕质量紧密关联。我们还表明，模拟的模糊暗物质晕的核面密度并不遵循矮星系所观测到的与核半径的标度关系，这对模糊暗物质模型作为核形成的唯一解释构成了巨大挑战。