作为矮椭球星系核区解释的变色龙暗物质静态结构

我们提出一种新机制解释最近观测到的暗物质丰富的矮椭球星系中的核区暗物质密度剖面。在我们的场景中，由于暗物质与 chameleon 标量场的相互作用，暗物质粒子质量作为朝向矮星系中心距离的函数逐渐减小。越靠近星系中心，吸引性的标量第五力变得比引力强得多，并与暗物质云的费米压力平衡，从而获得暗物质晕的平衡静态构型。类似于孤子星或费米子 Q 星的情况，暗物质晕的稳定性在标量场达到静态剖面并在远离星系中心处达到渐近值时获得。对于简单的标量-暗物质相互作用和二次标量自相互作用势，我们表明暗物质在距星系中心几个 $\rm{kpc}$ 之外表现得完全像冷暗物质 (CDM)，但在更近的距离它变得更轻且费米压力不可忽略。使用 Thomas-Fermi 近似，我们数值求解了标量场、费米子质量和暗物质能量密度的径向静态剖面作为距离的函数。我们发现对于由超轻标量场介导的第五力，有可能在星系中心方向获得平坦化的暗物质密度剖面。在我们的场景中，第五力在距星系中心 $r \geq 1\, \rm{kpc}$ 处可忽略，且暗物质在此距离外可简单视为重非相对论粒子，从而在大尺度上重现 CDM 的成功。