超轻暗物质与原初黑洞的混合

暗物质候选者的质量跨越许多个数量级，从超轻玻色子场到大质量致密天体。在本研究中，我们通过考察超轻暗物质（ULDM）与原初黑洞（PBHs）的混合，将这两个极端联系起来。我们通过将连续PBH贡献与离散PBH产生的散粒噪声涨落分离开来，研究混合的ULDM-PBH晕。连续贡献进入平均的薛定谔-泊松背景，而离散贡献被视为诱导ULDM本征模跃迁和孤子加热的微扰。这两种贡献具有不同的参数依赖性：连续效应与PBH占比成正比，而在微扰机制下，离散驱动的跃迁速率与PBH占比和单个PBH质量的乘积成正比。对于一个基准混合晕，其ULDM粒子质量为 $10^{-22}\,\mathrm{eV}$，位力质量为 $10^{10}\,M_{\odot}$ 量级，PBH占比为 $1\%$，连续PBH组分仅在亚百分点水平上改变背景密度、引力势和低能级ULDM本征值。然而，这百分点水平的连续PBH贡献在相干孤子区域产生了数十个百分点的响应，使径向模参与度改变了约 $20\%$。对于恒星质量级的PBHs，离散散粒噪声涨落诱导了极其缓慢的ULDM模跃迁，对于太阳质量级的PBHs，其最快的低能级多重态跃迁具有 $10^9\,\mathrm{Gyr}$ 量级的时间尺度。在该机制下，主导的PBH效应是连续贡献，而离散PBH散粒噪声在星系时间尺度上是动力学可忽略的。