Kern- und Halo-Eigenschaften in multi-feld Wellen-Dunkler Materie

Zusammenfassung In dieser Arbeit berechnen wir die multi-feld Kern- und Halo-Eigenschaften in Wellen-Dunkle Materiemodellen. Wir konzentrieren uns auf den Fall, in dem Dunkle Materie aus zwei leichten (reellen) Skalarfeldern besteht, die gravitativ interagieren. Wie im Fall der ultra-leichten Dunklen Materie (ULDM) im Einzel-Feld, verhält sich das Skalarfeld als kohärenter BEC mit einem bestimmten Grundzustand (bei fester Gesamtmasse), der in der Literatur oft als gravitativer Soliton bezeichnet wird. Wir etablieren einen effizienten Algorithmus zur Bestimmung der Grund- und angeregten Zustände solcher Zwei-Feld-Systeme. Anschließend nutzen wir Simulationen, um den gravitativen Kollaps und die Virialisierung zu untersuchen, ausgehend von unterschiedlichen Anfangsbedingungen, in Solitonen und umgebenden Halos. Wie im Einzel-Feld-Fall bildet sich ein virialisierter Halo mit einem gravitativen Soliton (Grundzustand) im Zentrum. Wir finden einige Hinweise auf eine empirische Beziehung zwischen der Soliton-Masse und Energie und denen des Wirt-Halo. Dies nutzen wir, um eine numerische Beziehung zwischen den Eigenschaften der beiden zu finden. Schließlich verwenden wir dies, um das Problem der Linderung einiger Spannungen zu adressieren, die die Einzel-Feld ULDM mit Beobachtungsdaten hat, insbesondere das Problem, wie der Kern und der Radius einer Galaxie miteinander verbunden sind. Wir stellen fest, dass, wenn Galaxien unterschiedlicher Massen ähnliche Anteile der beiden Arten haben, die Kern-Radius-Skalierungsspannung nicht adressiert wird. Es ergeben sich jedoch allgemeinere Möglichkeiten, wenn die relative Häufigkeit der Arten in jedem Halo mit der Gesamtmasse der Galaxie korreliert. Ist dies der Fall, sagt das Modell mehrere andere phänomenologische Signaturen voraus.