轴子微晕的恒星潮汐瓦解及其对直接轴子探测的影响

诸如在暴胀后破缺的 Peccei-Quinn 对称性的 QCD 轴子等场景预测在亚秒差距尺度上存在增强的物质功率谱。这些理论导致了被称为微晕的致密暗物质结构的形成，这为早期宇宙动力学提供了见解，并对直接探测实验具有重要意义。我们在先前推导出质量损失公式并进行 N 体模拟的研究基础上，研究了恒星交会过程中微晕的质量损失。我们提出了一个新的质量损失公式，该公式考虑了微晕在经过的恒星瓦解后其轮廓的变化。我们还研究了多次恒星交会下的质量损失。我们证明，要准确评估多次恒星交会导致的微晕质量损失，必须考虑每次交会后微晕结合能的变化，因为忽视这一方面会导致对质量损失的严重低估。我们通过更准确地纳入多次恒星交会和动力学弛豫时间尺度，在银河系环境中进一步扩展了我们的分析，模拟了银河系势场中的微晕轨道。我们的结果表明，恒星相互作用比先前估计的更具破坏性，将太阳系处的微晕质量保留率降低至约 30%，而先前的估计约为 60%。这种增强的损失源于考虑了恒星交会之间弛豫期时的累积能量注入。改变后的微晕质量函数意味着更大比例的轴子暗物质占据了微晕之间的空间，这可能会增加局部轴子密度并改善 haloscope 探测前景。本论文强调了详细建模恒星瓦解在塑造轴子暗物质分布中的重要性。