ULDM 自相互作用、潮汐效应与卫星星系的隧穿逃逸

众所周知，绕宿主暗物质晕运行的卫星星系内部的暗物质（DM）会经历潮汐势。若暗物质为超轻暗物质，鉴于其波动性本质，人们预期它会从卫星星系中隧穿而出——若此过程发生得足够快，则该卫星星系将无法在宇宙学时间尺度上存活，从而对这一暗物质模型施加严格限制。本文通过寻找具有出射波边界条件的准稳态解，研究标量超轻暗物质（ULDM）不可避免的四次自相互作用对卫星星系寿命的影响。对于一个具有已知核质量与轨道周期的卫星星系，我们发现，吸引（排斥）性自相互作用会减小（增大）暗物质从中隧穿出的速率。特别地，对于核质量 $\sim \mathcal{O}(10^7-10^8)\ M_\odot$、轨道周期 $\sim \mathcal{O}(1)\ \text{Gyr}$ 的卫星星系，可对自相互作用强度施加小至 $\lambda\sim \mathcal{O}(10^{-92})$ 的约束。例如，对于 ULDM 质量 $m = 10^{-22}\ \text{eV}$，Fornax 矮星系的存在要求吸引性自相互作用满足 $\lambda \lesssim -2.12 \times 10^{-91}$。