作为宇宙学暗物质的超轻标量

冷暗物质 (CDM) 的一个引人注目的替代方案是，暗物质是一种具有德布罗意波长 $\lambda \sim 1$ kpc 的轻 ($m \sim 10^{-22}$ eV) 玻色子，通常被称为模糊暗物质 (FDM)。我们描述了粒子物理中激发 FDM 的论据，回顾了关于其天体物理特征的前期工作，并分析了其行为的几个未探索方面。具体而言， 小于约 $10^7 (m/10^{-22} {\rm eV})^{-3/2} M_\odot$ 的 FDM 晕不会形成。 FDM 晕由一个被称为“孤子”的定态最低能量构型核心，以及一个类似于 CDM 晕的外围包络组成。 孤子与包络之间的过渡由一个类似于引力系统中二体弛豫的弛豫过程决定，该过程进行时如同晕由质量为 $\sim \rho\lambda^3$ 的粒子组成，其中 $\rho$ 为晕密度。 弛豫可能对盘状星系内部的恒星盘和核球产生重大影响。 弛豫可以产生 FDM 盘，但太阳邻域的 FDM 盘必须具有至少 $300 (m/10^{-22} {\rm eV})^{-2/3}$ pc 的半厚度。 孤子 FDM 子晕通过穿透潮汐半径而蒸发，这限制了银河系 30 kpc 内的最小子晕质量约为 $10^8 (m/10^{-22} {\rm eV})^{-3/2} M_\odot$。 如果天炉座矮星系中的暗物质由 CDM 组成，则在该星系中观测到的大多数球状星团早就应该旋入其中心，而如果暗物质是 FDM，则此问题得以解决。