广义相对论与量子宇宙学
[提交于 2017年2月7日
(v1)
,最后修订 2017年4月3日 (此版本, v2)]
标题: 变色龙暗物质的静态结构作为矮椭圆星系核心的解释
标题: Static structure of chameleon dark Matter as an explanation of dwarf spheroidal galactic core
摘要: 我们提出了一种新的机制,用以解释最近观测到的富含暗物质的矮椭球星系中的核心型暗物质密度分布。 在我们的场景中,由于暗物质粒子与一种变色龙标量的相互作用,在矮星系向其中心靠近的过程中,暗物质粒子质量会逐渐减小。 在更靠近星系中心的地方,吸引性的标量第五力变得比引力强得多,并被暗物质云的费米压力所平衡,从而得到了暗物质晕的平衡静态构型。 类似于孤子星或费米子Q星的情况,当标量达到静态分布并远离星系中心时,暗物质晕的稳定性得以实现。 对于简单的标量-暗物质相互作用和二次标量自相互作用势,我们表明,暗物质的行为在距离星系中心几$\rm{kpc}$之外的地方完全类似于冷暗物质(CDM),但在更近的距离上,暗物质变得更轻,费米压力不能忽略。 利用托马斯-费米近似,我们数值求解了标量场、费米子质量和暗物质能量密度随距离的变化径向静态分布。 我们发现,对于由超轻标量介导的第五力,有可能在星系中心附近获得平坦的暗物质密度分布。 在我们的场景中,距离星系中心$ r \geq 1\, \rm{kpc}$处可以忽略第五力,而在这一距离之外,暗物质可以简单地被视为重的非相对论性粒子,从而再现了CDM在大尺度上的成功。
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