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玻色子暗物质的 WKB 近似

星系天体物理 2023-08-23 v1

摘要

星系暗物质的晕可能由满足非线性薛定谔-泊松方程(SPA)的超低质量轴子(ULA)(ma1m_a \lesssim 1 eV)组成。我们在 WKB 近似下求 SPA 的本征态。WKB 近似的展开参数为 δ=1/S\delta=1/\sqrt{S},其中 S=2MRGma2S=2 M R G m_a^{2}MM 为总质量,RR 为晕的半径,GG 为引力常数。即使 ULA 质量小至 ma=1022m_a=10^{-22} eV,对于几乎所有星系都有 S1S\gg 1,使得 leading order WKB 近似几乎精确。由于束缚态的能级间距大致正比于 δ\delta,引力势阱中的态数目巨大。我们认为没有理由不令所有或大部分态都对晕有贡献。使用适当的分布函数可对态求和以构造晕作为引力势函数的轮廓,而引力势可通过求解泊松方程得到。使用各种能量分布函数,我们得到了与模拟相似的结果。未来的计划包括通过含时推广研究坍缩,以及纳入自相互作用(其也会诱导晕的衰变过程)。

关键词

引用

@article{arxiv.2308.11094,
  title  = {WKB approximation to boson dark matter},
  author = {Lauren Street and Peter Suranyi and L. C. R. Wijewardhana},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2308.11094},
  year   = {2023}
}

备注

14 pages, 4 figures