Can light dark matter solve the core-cusp problem?
Can light dark matter solve the core-cusp problem?
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光暗物质能解决核心尖点问题吗？
DOI：
10.1103/physrevd.98.023513
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发表时间：
2018
影响因子：
5
通讯作者：
Masoumi, Ali
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Deng, Heling;Hertzberg, Mark P.;Namjoo, Mohammad Hossein;Masoumi, Ali
最近，人们对轻暗物质，特别是超轻轴子产生了很大的兴趣，因为它们可能为星系中心的核心尖点问题提供解决方案。由于非常轻的玻色子可以有一个天体物理大小的布罗意波长，它们可以平滑星系的中心，产生一个核心，而不是香草暗物质模型，因此有人建议这解决了核心尖点问题。在这项工作中，我们批判性地审查这一主张。虽然超轻粒子确实会导致核心，但我们研究核心密度与其半径之间的关系是否与一系列星系的数据相匹配。我们首先回顾了星系核心密度随核心半径变化的数据。然后我们将其与理论模型进行比较。我们研究了一大类光标量暗物质模型，由一些潜在的。为了简单起见，我们把标量作为具有全局对称性的复数，以便通过守恒粒子数容易地组织解。然而，我们期望我们的中心结论即使对于真实的标量也是成立的，而且，复标量在非相对论性极限中与真实的标量的行为相匹配，而非相对论性极限是我们感兴趣的标准状态。对于任何势，我们发现基态解与之间的关系始终处于以下状态之一：（i），或（ii），或（iii）不稳定，因此它永远不会与数据匹配。我们也发现类似的结论维里化的暗物质，更一般的标量场理论，简并费米子暗物质，超流暗物质，和一般多面体。我们的结论是，核心尖点问题的解决方案更可能是由于复杂的重子效应或其他类型的暗物质相互作用。
Recently, there has been much interest in light dark matter, especially ultralight axions, as they may provide a solution to the core-cusp problem at the center of galaxies. Since very light bosons can have a de Broglie wavelength that is of astrophysical size, they can smooth out the centers of galaxies to produce a core, as opposed to vanilla dark matter models, and so it has been suggested that this solves the core-cusp problem. In this work, we critically examine this claim. While an ultralight particle will indeed lead to a core, we examine whether the relationship between the density of the core and its radius matches the data over a range of galaxies. We first review data that show the core density of a galaxyvaries as a function of the core radiusaswith. We then compare this to theoretical models. We examine a large class of light scalar dark matter models, governed by some potential. For simplicity, we take the scalar to be complex with a globalsymmetry in order to readily organize solutions by a conserved particle number. However, we expect our central conclusions to persist even for a real scalar, and furthermore, a complex scalar matches the behavior of a real scalar in the nonrelativistic limit which is the standard regime of interest. For any potential, we find the relationship betweenandfor ground state solutions is always in one of the following regimes: (i), or (ii), or (iii) unstable, and so it never matches the data. We also find similar conclusions for virialized dark matter, more general scalar field theories, degenerate fermion dark matter, superfluid dark matter, and general polytropes. We conclude that the solution to the core-cusp problem is more likely due to either complicated baryonic effects or some other type of dark matter interactions.
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影响因子：
5
作者：
M. H. Namjoo;A. Guth;D. Kaiser
通讯作者：
D. Kaiser
超轻排斥暗物质和 BEC
DOI：
10.1016/j.dark.2016.10.005
发表时间：
2016
期刊：
arXiv: High Energy Physics - Phenomenology
影响因子：
--
作者：
JiJi Fan
通讯作者：
JiJi Fan
相互作用的玻色子系统中的量子和经典行为
DOI：
--
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
--
作者：
M. Hertzberg
通讯作者：
M. Hertzberg
高度简并相互作用的玻色子系统中经典的持续时间
DOI：
--
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
--
作者：
P. Sikivie;E. Todarello
通讯作者：
E. Todarello