Oscillations and Random Walk of the Soliton Core in a Fuzzy Dark Matter Halo
模糊暗物质（FDM）晕由靠近中心的孤子核和外部区域的NFW状密度分布组成。以往的研究发现，孤立子核心表现出时间振荡和随机游走周围的晕中心的游览。分析一组数值模拟，我们表明，这两种现象可以理解为波干涉的结果-一个合适的叠加的地面（孤子）状态和激发态在一个固定的电位足以占这些现象的主要特点。这样的本征模分析可以揭示卫星晕在潮汐扰动下的演化。随着外层晕被剥离，激发态的振幅减小，基态也随之演化。这表明减少孤子振荡和随机行走的行程，影响考虑在推导恒星加热的约束。
2020-11-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Random Motion of Nuclear Objects in a Fuzzy Dark Matter Halo
模糊暗物质（FDM）由超轻玻色子（$m_{\rm b} \sim 10^{-22}\ \rm eV$）组成，是冷暗物质的有趣替代物。数值模拟求解薛定谔-泊松（SP）方程表明，FDM晕包括一个中心孤子核心，这是SP方程的基态，周围的干扰激发态的包络。这些激发态也会干扰孤立子，使其振荡并相对于晕质心执行受限的随机行走。使用高分辨率数值模拟的$6.6 \times 10^9 M_{\odot}$ FDM晕与$m_{\rm b} = 8 \times 10^{-23}\ \rm eV$隔离，我们证明了摆动，振荡孤子引力扰动核对象，如超大质量黑洞或致密的星团，使它们向外扩散。特别是，我们表明，平均而言，质量$\lesssim 0.3 \%$的孤子质量（$M_{\rm sol}$）的对象被驱逐出孤子在$\sim 3\ \rm Gyr$，之后，他们继续他们的向外扩散，由于引力相互作用的孤子和晕颗粒。更大质量的物体（$\gtrsim 1 \% M_{\rm sol}$）在执行随机行走时，由于动力学摩擦，在很大程度上仍然局限于孤子。我们还提出了一个有效的治疗扩散，动力学理论的基础上，准确地再现了低质量物体的向外运动，并简要讨论了如何观察到的星团和活动星系核从其宿主星系的中心位移可以用来约束FDM。
2021-07-27 astro-ph.GA
Separating halo and disk stars in galaxies with Fuzzy Set Theory
Visva-Bharati University（维斯瓦-巴拉蒂大学）
本文利用模糊集理论对银河系中的盘星和晕星进行区分，通过构建隶属函数以提高分类的准确性和物理意义。
2025-12-03 astro-ph.GA astro-ph.IM
The Diversity of Core Halo Structure in the Fuzzy Dark Matter Model
在模糊暗物质（FDM）模型中，引力坍缩的物体总是由位于维里化晕内的孤子核心组成。虽然各种数值模拟已经证实，坍缩结构可以描述的核心NFW一样的密度分布，仍然有分歧的核心质量和晕质量之间的关系。为了充分理解这种关系，我们已经组装了一个大样本的核心晕的基础上理想化的孤子合并和宇宙学模拟与各种盒子的大小。我们发现，有一个相当大的分散在核心晕质量的关系，增加晕质量，表明FDM模型允许核心和晕共存于不同的配置。我们提供了一个新的经验方程的核心晕质量关系的不确定性，可以包括所有以前发现的关系中的色散，并强调，任何观测约束的粒子质量使用一个紧密的一对一的核心晕质量关系应遭受额外的不确定性的顺序为50%的晕质量$ \ge 10^9 (8 \times 10^{-23} eV/ (mc^2))^{3/2} M_\odot$。我们认为，潮汐剥离可能是一种影响，有助于分散的关系。
2022-01-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Dynamical Heating of Dwarf Galaxies in a Fuzzy Dark Matter Halo
本研究通过高分辨率数值模拟，探究模糊暗物质晕中波干涉引发的动力学加热对固定质量矮星系结构和运动学的影响，发现其会改变星系大小、速度弥散等特征，相关结果可用于约束玻色子质量。
2023-03-22 astro-ph.GA
Effective Cross Section of Fuzzy Dark Matter Halos
数值研究了无显式自相互作用的两个模糊暗物质孤子碰撞运动，得到了速度耗散变化的有效截面。的截面原来是成反比的速度立方，我们提出了它的解析解释。利用这一结果，我们粗略地估计了两个模糊暗物质晕迎头碰撞时的空间偏移量，它可以与某些星系团碰撞中恒星与暗物质之间的空间偏移量联系起来。我们还表明，引力冷却在碰撞过程中起着重要的作用。
2021-08-28 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Baryon-driven growth of solitonic cores in fuzzy dark matter halos
我们提出了放大模拟的模糊暗物质（FDM）晕，包括重子和恒星形成有足够的分辨率，以遵循中央孤子的形成和演化。我们发现它们的性质是由暗物质-重子组合引力势中的局域暗物质速度色散决定的。这激发了一个简单的处方，以估计在重子的存在下FDM核心的径向密度分布。当核心变得更大质量和紧凑，如果包括重子，银河系旋转曲线测量可能更难与FDM相一致。
2020-04-15 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Analyzing Planar Galactic Halo Distributions with Fuzzy/Cold Dark Matter Models
我们进行了模糊暗物质模型和冷暗物质模型之间的数值比较，侧重于大质量星系周围的卫星星系平面的形成。这样的星系动力学与控制的初始subhalo配置使用GADGET 2的冷暗物质和PyUltraLight的模糊暗物质，分别进行了研究。我们证明，卫星星系的模糊暗物质侧有一种倾向，形成更多的扁平和共转的卫星系统比在冷的暗物质侧，主要是由于耗散的引力冷却效应的模糊暗物质。我们的模拟与模糊的暗物质通常显示的卫星星系平面的短轴长轴比$c/a$是$0.21 \sim 0.30$，这很好地匹配目前观测值的银河系。
2022-12-07 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Scalar Field Wave (Fuzzy) Dark Matter and the Formation of Galaxies
我们在星系暗物质晕的背景下研究了标量场波暗物质。特别是，我们提供了重子塔利-费舍尔关系（BTFR）的分析。我们详细介绍了一个特殊的家庭的激发态解决方案的爱因斯坦-克莱因-戈登方程，并使用它来提供一个新的理论模型，生产的BTFR。然后，我们解决这个模型计算模拟BTFR。将暗物质标量场解释为超轻玻色子，这将返回$m\geq 10^{-23}eV$的保守质量约束。假设条件稍强，则表明$m\geq 10^{-22}eV$与BTFR更相容。我们提供了一个讨论的标量场暗物质旋转曲线和结构的标量场暗物质晕。与BTFR的兼容性要求激发态解服从特定的边界条件;这可能对暗物质晕的行为和星系的形成有影响。
2020-04-16 astro-ph.GA
Dark matter profiles of SPARC galaxies: a challenge to fuzzy dark matter
本文用贝叶斯框架和模型比较分析SPARC星系旋转曲线，发现过半星系偏好模糊暗物质轮廓，但粒子质量无法用单一值拟合全部星系。
2022-07-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Granular Structure and Local de Broglie Wavelength in Fuzzy Dark Matter Halos
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo（圣尼古拉斯·德伊达尔戈米却肯大学）
本研究通过动力学弛豫模拟，发现模糊暗物质晕中的颗粒尺度与局部德布罗意波长同数量级且略小，并揭示了核-晕过渡区的非均匀结构，建立了密度涨落与速度场的定量联系。
2026-09-21 astro-ph.GA gr-qc
Construction of fuzzy dark matter halos with arbitrary initial velocities
本研究针对模糊暗物质（FDM）晕初始全局速度非零的问题，推导了其理论公式并揭示其源于奇偶宇称态干涉，提出了一种抵消该速度并定制初始全局速度的实用方法，以支持受控模拟中的星系碰撞等研究。
2025-03-06 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Deciphering the Soliton-Halo Relation in Fuzzy Dark Matter
本文通过大量宇宙学模拟系统检验模糊暗物质中孤子与宿主晕的关系，证实热平衡和能量均分，提出改进的SHR，其1σ偏差小于30%，扩展了Schive等人（2014）理论适用性。
2025-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Diverse dark matter haloes in Two-field Fuzzy Dark Matter
本文通过高分辨率宇宙学模拟，首次揭示双场模糊暗物质模型中暗物质晕的多样结构，发现其孤子核心形态取决于形成时间与潮汐环境。
2025-06-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Galaxies with Fuzzy Dark Matter
本文简要回顾了模糊暗物质模型中星系的一些性质。在模糊模型中，暗物质是质量为$m = O(10^{-22})eV$的超轻标量粒子。从量子压力出发，暗物质具有晕长尺度，这一尺度可以解决冷暗物质模型中的小尺度问题，如核尖问题，并解释许多其他观测到的星系之谜。
2022-08-29 astro-ph.GA
Tidal Heating of Stellar Clusters in Fuzzy Dark Matter Halos
Tsinghua University（清华大学）
研究通过模拟恒星团在模糊暗物质晕中的动态演化，发现低质量情况下潮汐加热是主要机制，且溶iton质量减少和潮汐剥离晕会抑制加热，强调需考虑晕结构与环境以约束模糊暗物质质量。
2026-10-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Small-scale structure of fuzzy and axion-like dark matter
类轴子粒子（ALP）暗物质在波动效应超过自引力的尺度上表现出独特的行为。超轻轴子是模糊暗物质（FDM）的候选者，其在维里化晕中的德布罗意波长达到千秒差距的尺度。FDM方案的重要特征是形成孤立子晕核，抑制小尺度扰动，增强引力松弛。更大质量的ALP，包括QCD轴子，在星系尺度上表现得像CDM，但如果它们在暴胀后产生，可能会聚集成轴子微团。就像FDM晕一样，轴子小星团也可以通过玻色-爱因斯坦凝聚形成相干束缚物体（轴子星）。本文介绍了一个选择的主题，在这一领域，目前正在积极调查。
2019-12-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Substructure of fuzzy dark matter haloes
通过求解与质量相关的势垒函数的偏移集问题，导出了模糊暗物质的晕质量函数。我们发现，与Sheth-Tormen HMF的FDM方法相比，我们的方法具有更高的截止质量，并且截止质量随红移的变化不太强烈。使用合并树构造与修改后的版本的莱西和科尔形式主义，占抑制小尺度功率和FDM晕的尺度依赖性的增长和半解析GALACTICUS代码，我们研究了统计的晕子结构，包括从动态摩擦和潮汐剥离的影响。我们发现，如果暗物质是冷暗物质（CDM）和FDM的混合物，则在小尺度上会对晕子结构产生抑制，这可能能够解决纯CDM模型所面临的缺星问题。随着FDM分数的增加或FDM质量的减少，抑制变得更强。因此，它可以用于约束FDM模型。
2016-12-18 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Not so fuzzy: excluding FDM with sizes and stellar kinematics of ultra-faint dwarf galaxies
我们利用观测到的超暗矮（UFD）星系来约束超轻暗物质的粒子质量。在维里化的“模糊”暗物质（FDM）晕中，由波干涉产生的潜在波动动态地加热了UFD中的恒星轨道，其中一些表现出$\lesssim$ 3 km/s的速度色散和$\lesssim$ 40 pc的大小。使用FDM晕的模拟，以及Segue 1和Segue 2 UFD中的尺寸和恒星径向速度的现有测量，我们推导出暗物质粒子质量的下限为$m_{fdm} > 3\times 10^{-19}$ eV，置信度为99%，边缘化超过主机晕圆速度。这个约束是保守的，因为它是在假设孤立子加热可以忽略不计，并且没有其他来源的非FDM动态加热的恒星操作，以增加速度色散。它可以通过未来对超暗星系中更多恒星的光谱观测以及收紧孤立子大小-晕质量关系的理论约束来加强。然而，即使是目前保守的FDM质量下限，也使得这个模型在现有天文观测所探测的尺度上与冷暗物质无法区分。
2022-03-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dynamical reconstruction of SPARC galactic halos within self-interacting fuzzy dark matter
Newcastle University（纽卡斯尔大学）
本文提出利用自相互作用模糊暗物质模型，通过动态重建方法拟合SPARC数据库中17个星系的暗物质晕结构，解决非相互作用模糊暗物质模型中约束不一致的问题。
2026-03-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Deep zoom-in simulation of a fuzzy dark matter galactic halo
由超轻玻色粒子构成的模糊暗物质（FDM）是冷暗物质（CDM）的一种可行的替代物，它在坍缩结构中具有清晰可区分的小尺度特征。在大尺度上，它的行为类似于CDM，只在初始功率谱中偏离一个截止值，可以使用N体方法进行研究。相反，德布罗意尺度附近的波干涉效应导致FDM特有的新现象。在暗条和晕中的干涉模产生随机振荡的颗粒结构，在晕形成过程中该颗粒结构凝聚成孤子核。研究这些高度非线性的波动现象需要空间分辨的薛定谔方程的数值积分。在以前的论文中，我们介绍了一种混合放大方案，该方案结合了N体方法来模拟周围的大尺度引力势和预选晕上的质量吸积，并模拟薛定谔-泊松方程来捕获这些晕内的波动效应。在这项工作中，我们提出了一个新的，大大改善了重建方法的波函数内部的先前崩溃的结构。我们展示了它的能力，一个深入的放大模拟一个充分研究的亚$L_\ast$大小的星系晕从宇宙学的初始条件。在（$60$ h ${^{-1}}$共动Mpc）${}^{3}$宇宙盒中，粒子质量为$m = 2.5\times 10^{-22}\,$ eV，晕质量为$M_{\text{vir}}=1.7\times 10^{11}\,M_{\odot}$，有效分辨率为20共动pc.这推动了$m$和$M$的值接近模拟显着的FDM质量的允许范围内研究星系演化的相关。
2021-10-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Temporal Correlations Between Fuzzy Dark Matter and Baryonic Matter in Virialized Core-Halo Structures
Instituto de Física y Matemáticas, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo（圣尼古拉斯德伊达尔戈米却肯大学物理与数学研究所）
研究模糊暗物质（FDM）与重子物质间时间相关性，用薛定谔-泊松-欧拉系统演化耦合构型，经相关函数等分析涨落，发现FDM涨落与气体动力学无强时间相关性，表明重子物质对晕整体引力势反应，限制FDM颗粒度探测。
2026-07-21 astro-ph.GA gr-qc
Signatures of Fuzzy Dark Matter Inside Radial Critical Curves
本文研究模糊暗物质晕在径向临界曲线附近的强透镜放大特征，发现其产生增强的中心放大率和次级临界曲线，并指出高放大致密源观测可检验FDM。
2025-06-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fuzzy Dark Matter and Dark Matter Halo Cores
而冷暗物质（CDM）模拟预测中心暗物质尖点的密度发散为$ρ$（r）$\sim$ 1/r观测通常表明恒定密度的核心有限的中心密度$ρ_0$和一个平坦的密度分布在核心半径r $_0$。本文研究了这个核心尖点问题是否可以解决模糊暗物质（FDM），一个假设的粒子与质量的顺序m $\approx$ 10 $^{-22}$ eV和相应的德布罗意波长的天体物理尺度。我们发现，星系CDM晕维里质量M $_{vir} \leq 10^{11}$ M $_{\odot}$遵循两个核心标度关系。除了公知的通用核心柱密度$Σ_0 \equiv ρ_0 \times$ r $_0$ = 75 M $_{\odot}$ pc $^{-2}$核心半径随着位力质量增加，如r $_0 \sim$ M $_{vir}^γ$与$γ$的顺序统一。使用Schive等人（2014）的模拟，我们证明FDM可以解释r $_0$ -M $_{vir}$标度关系，如果观测星系样本的维里质量与形成红移z标度为M $_{vir}\sim$（1+z）$^{-0.4}$。然而，观察到的常数$Σ_0$与FDM核心完全不一致，FDM核心的特征在于与z无关的陡峭的依赖性$Σ_0 \sim$ r $_0^{-3}$。现在需要更多的高分辨率模拟来证实Schive等人的模拟，特别是探索孤子核心和周围晕之间的过渡区。如果这些结果成立，FDM可以被排除，因…
2020-11-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Machine Learning the Fates of Dark Matter Subhalos: A Fuzzy Crystal Ball
暗物质模拟中的暗物质晕的演化完全由牛顿引力控制，这为确定晕的性质驱动其命运提供了一个干净的测试平台。使用机器学习，我们预测了宇宙学N体模拟中暗物质晕的生存、质量损失、最终位置和合并时间，重点关注晕的瞬时初始特征、相互作用和环境最重要。我们的模型仅使用来自初始相互作用的3个模型输入就实现了96.5%的准确率，但是，质量损失、最终位置和合并时间是更随机的过程，对于我们的大部分样本，真实数量和预测数量之间存在显著的误差。红移，影响角度，相对速度，以及主机和subhalo的质量是唯一相关的初始输入确定subhalo演化。一般来说，在我们所有的最终结果中，以中等红移（通常z = 0.67-0.43）进入宿主的subhalo是最具挑战性的预测。更垂直于宿主的次晕轨道也更容易预测，除了在预测破坏的情况下，相反的情况似乎是正确的。我们的结论是，N体模拟内的个别subhalos的详细演变是很难预测的，在合并过程中的随机性。我们讨论了模拟和观测的影响
2020-08-11 astro-ph.GA
Tidal Stripping and Post-Merger Relaxation of Dark Matter Halos: Causes and Consequences of Mass Loss
我们研究了不同的暗物质晕的性质（即，不是暗晕的那些），其最终维里质量$M_{\mathrm{vir}}$在$z = 0$小于它们在Bolshoi-Planck宇宙学模拟中的峰值质量（$M_{\mathrm{peak}}$）。我们确定了两个主要原因晕质量损失：放松后，一个重大的合并和潮汐剥离的一个巨大的邻近晕。主要的合并最初会促进$M_{\mathrm{vir}}$，并且通常会导致最终的晕圈变得更长，更不松弛，并且具有更高的自旋和更低的NFW浓度。随着晕的弛豫，来自最近合并的高能物质逐渐逸出维里半径，暂时导致净负吸积率，平均减少晕质量$5-15\%$。在$z = 0.4$周围经历主要合并的晕通常在$z = 0$附近达到最小质量。潮汐剥离主要发生在密集区，它导致晕变得不那么长，有较低的自旋和较高的NFW浓度。潮汐剥离的晕通常会失去其峰值质量的很大一部分（$> 20\%$），并且大多数永远不会恢复（甚至重新获得正的吸积率）。低质量的晕可以强烈影响合并后的质量损失和潮汐剥离，而高质量的晕主要是合并后的质量损失和显着的潮汐剥离的迹象。
2017-11-28 astro-ph.GA
Cosmological zoom-in simulation of fuzzy dark matter down to z = 0: tidal evolution of subhaloes in a Milky Way-sized halo
本研究利用GAMER-2代码的流体-波混合方案，对银河系大小的FDM暗晕开展z=0以下的宇宙学缩放模拟，揭示了FDM亚晕的潮汐演化特征与核结构规律，验证了代码解析非线性FDM子结构的能力。
2025-05-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of fluctuating fuzzy axion haloes on stellar dynamics: a stochastic model
超轻轴子的模糊暗物质已经引起了人们的注意，这主要是因为与冷暗物质相关的星系尺度问题。但是，大的德布罗意波长，被认为可能减轻这些问题，也导致波动，对超轻轴子的限制。我们适应和扩展的方法，以前设计来描述冷暗物质尖的气体波动的影响，以确定超轻轴子晕的经典测试粒子的运动上的印记。我们首先评估的经典粒子的统计均匀介质中的波动的影响，然后在一个类似的超轻轴子系统。在第一种情况下，恢复经典的两个身体弛豫时间（和扩散系数）从白噪声密度波动。在第二种情况下，波动不是由离散噪声产生的，而是由有限的德布罗意波长产生的;因此，在这个尺度上存在相关性，而白噪声则保留在更大的尺度上，阐明了与经典弛豫的对应关系。由此产生的密度功率谱和关联函数与那些从数值模拟中推断的比较，并从相关的潜在波动所产生的弛豫时间进行评估。然后，我们应用我们的结果来估计嵌入在轴子暗晕磁盘加热。我们发现，这意味着一个轴子质量$m \ga 2 \times 10^{-22} {\rm eV}$。最后，我们将我们的模型应用到波江座II的中央星团的情况下，确认更强的约束$m$原则上可以获得，并讨论与这些假设相关的限制。
2019-12-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Modeling Solitonic Cores, Stabilization of Bar, and Suppression of Bar Dissolution in DDO 168 via GPP Formalism: A Detailed Analysis of Bose--Einstein Condensate/Fuzzy Dark Matter Halo Structure and Bar Dynamics in the Dwarf Galaxy DDO 168
Amrit Science Campus, Tribhuvan University（阿特里特科学学院，特里布万大学）；Birendra Multiple Campus, Tribhuvan University（比伦多校区，特里布万大学）；Patan Multiple Campus, Tribhuvan University（帕坦多校区，特里布万大学）
利用玻色-爱因斯坦凝聚/模糊暗物质框架，通过Gross-Pitaevskii-Poisson方程建模矮星系DDO 168的旋转曲线，解决了尖点-核问题，并解释了弱棒结构的长期存在。
2026-05-28 astro-ph.GA
Fuzzy Gasoline: Cosmological hydrodynamical simulations of dwarf galaxy formation with Fuzzy Dark Matter
本文利用新代码FUZZY-GASOLINE进行了首批FDM框架下的高分辨率流体动力学宇宙学模拟，发现FDM与重子过程通过不同机制影响暗物质核的形成，但恒星观测量与CDM模型高度相似，难以仅通过恒星观测区分两者。
2024-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Angular Momentum and the Absence of Vortices in the Cores of Fuzzy Dark Matter Haloes
标量场暗物质（SFDM）是由超轻（$\gtrsim 10^{-22}$ eV）玻色子组成的，它不同于大质量（$\gtrsim$ GeV）、无碰撞的冷暗物质（CDM），因为它具有玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）和量子超流体等新颖的结构-形成动力学，并具有波动性质，可以用Gross-Pitaevski和Poisson（GPP）方程描述。在SFDM（FDM）的自由场（模糊）限制中，结构在德布罗意波长$λ_{\text{deB}}$以下被抑制，但在更大尺度上类似于CDM。维里化晕具有半径为$\sim λ_{\text{deB}}$的孤子核心，该核心遵循GPP的基态吸引子解，被CDM样的包络包围。作为超流体，SFDM是无旋的（无涡），但可能不稳定的旋涡形成。我们以前表明，这可能发生在晕核中，从结构形成过程中产生的角动量，当排斥性自相互作用（SI）存在时，以支持它们达到第二个长度尺度$λ_{\text{SI}}$和$λ_{\text{SI}} > λ_{\text{deB}}$（哈斯-费米制度），但只有当SI足够强时。这表明FDM核心（没有SI）不会形成涡流。FDM模拟后来发现的漩涡，但只有外晕核心，与我们以前的建议，TF制度的分析基础上一致。我们现在扩展到FDM的分析，明确表明，涡不应该出现在孤立子的核心角动量，建模为高斯球或可压缩，（$n = 2$）多变，无旋黎曼-S椭球。我们发现，对于典型的…
2021-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA cond-mat.quant-gas
Fuzzy Dark Matter Halo Mass Functions at Cosmic Dawn
Haverford College（哈弗福德学院）；Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
通过N体模拟研究模糊暗物质（FDM）对暗物质晕质量函数的抑制效应，提出新的拟合公式，并预测JWST观测可检验FDM模型。
2026-07-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Structure, Kinematics, and Observability of the Large Magellanic Cloud's Dynamical Friction Wake in Cold vs. Fuzzy Dark Matter
本研究通过高分辨率模拟比较了冷暗物质与模糊暗物质中大麦哲伦云动力学摩擦尾迹的结构、运动学及恒星响应，发现自引力不可忽略且FDM尾迹的颗粒性为区分暗物质模型提供了可能途径。
2023-09-08 astro-ph.GA
Nested solitons in two-field fuzzy dark matter
本研究针对弦论动机下的双场超轻轴子模糊暗物质模型，通过数值模拟发现质量差异大时暗晕中心会形成嵌套孤子，且双场宇宙学的小尺度结构特征与单场模型存在显著区别。
2024-01-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Impact of Fuzzy Dark Matter Dynamics on the Accumulation and Fragmentation of Primordial Gas
Fakultät für Physik, Universität Bielefeld（比勒费尔德大学物理学院）；Universität Heidelberg, Zentrum für Astronomie, Institut für Theoretische Astrophysik（海德堡大学天文学中心理论天体物理研究所）；Universität Heidelberg, Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen（海德堡大学科学计算跨学科中心）
研究通过模拟探索模糊暗物质动力学如何抑制原始气体坍缩，影响恒星形成位置分布及星系形成效率。
2026-04-27 astro-ph.GA
Dynamics of Wave Structures in Multifield Fuzzy Dark Matter Halos
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本研究通过高分辨率数值模拟，探究多场模糊暗物质晕的波结构动力学，发现场数增加会抑制颗粒的动力学加热，且中心核贡献会削弱该抑制趋势。
2026-08-25 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Rotation curves of high-resolution LSB and SPARC galaxies with fuzzy and multistate (ultra-light boson) scalar field dark matter
冷暗物质（CDM）已被证明是宇宙大尺度暗物质（DM）的绝佳候选者，但它在银河系水平上提出了一些挑战。标量场暗物质（SFDM），也被称为模糊、波动、玻色-爱因斯坦凝聚体或超轻轴子DM，在宇宙学尺度上与CDM相同，但在银河系尺度上不同。SFDM形成核心晕，它在其物质功率谱中有一个自然截止，它预测在高红移下形成良好的星系。在这项工作中，我们再现了高分辨率低表面亮度（LSB）和低表面亮度星系的旋转曲线，具有两个SFDM配置文件：（1）~模糊DM（FDM）模型中的孤子+NFW轮廓，从零温度下真实的非相互作用标量场（SF）的宇宙学模拟中经验地产生，和（2）~多态SFDM（mSFDM）轮廓，一个精确的解决方案，爱因斯坦-克莱因-戈登方程的一个真正的，自相互作用的SF，有限的温度到SF的潜力，介绍了几个量子态作为一个现实的模型SFDM晕。从孤子+NFW轮廓的拟合，我们得到了玻色子质量$0.212< m_ψ/(10^{-23} \mathrm{eV}/c^2)<27.0$和核心半径$0.326< r_c/\mathrm{kpc}<8.96$。通过与LSB星系的联合分析，我们得到了$m_ψ= 0.554 \times10^{-23}\mathrm{eV}$，这是一个与严格的宇宙学约束相矛盾的结果。此外，我们表明，分析mSFDM模型符合观测以及或更好的经验孤子+NFW配置文件，它自然地再现了一些星系中存…
2017-12-10 astro-ph.GA
Unveiling Orbital Chaos: The Wild Heart of Fuzzy Dark Matter Structures
本文研究了试验粒子在含时各向异性模糊暗物质团块上的运动，发现轨迹对初始条件敏感且具有正Lyapunov指数，揭示了核心区域的轨道混沌现象，强调了FDM结构演化特性的重要性。
2025-02-27 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The halo mass function and filaments in full cosmological simulations with fuzzy dark matter
本研究利用AxiREPO代码开展大尺度FDM宇宙结构全波模拟，对比不同初始条件与动力学的成团结果，首次测得FDM暗晕质量函数，发现其纤维结构特征给暗晕识别带来挑战。
2022-09-29 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Measuring the boson mass of fuzzy dark matter with stellar proper motions
本文通过模拟矮星系恒星三维位置与速度星表，证明类似Theia的天体测量任务测量至少2000颗恒星自行，可高精度约束FDM的玻色子质量、核半径及密度剖面转变。
2025-03-13 astro-ph.GA hep-th
Dynamics of the response of dark matter halo to galaxy evolution in IllustrisTNG
基于IllustrisTNG模拟分析暗物质晕弛豫与星系演化的因果关系，发现恒星形成反馈驱动内晕即时、外晕延迟2至3 Gyr的响应。
2025-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fuzzy Aquarius: evolution of a Milky-way like system in the Fuzzy Dark Matter scenario
本文利用 AX-GADGET 对 Aquarius 类银河晕开展首个 FDM 高分辨率放大模拟，揭示有核密度与速度扁平化，并指出结构渐近形成孤子核，现行 FDM 质量限制需谨慎。
2022-10-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
AxioNyx: Simulating Mixed Fuzzy and Cold Dark Matter
模糊暗物质的独特效应在非线性星系尺度上最为明显。我们提出了第一个模拟的混合模糊和冷暗物质，获得了一个扩展版本的尼克斯代码。模糊（或超轻，或类轴子）的暗物质动力学是由共同运动的薛定谔-泊松方程决定的。这是一个伪谱算法的根网格上，并与有限差分在六个层次的自适应细化。冷暗物质是在尼克斯现有的N体实现中进化的。本文首次对混合暗物质模型中的球形坍缩进行了研究，重点讨论了坍缩晕中的径向密度分布、速度谱和孤子形成。我们发现有效颗粒质量的减少与模糊暗物质的分数成正比，二次抑制孤子的增长，和一个中心孤子的形成，只有当模糊暗物质分数大于10\%。Nyx框架支持重子物理和关键的天体物理过程，如恒星形成。因此，AxioNyx将使模糊暗物质天体物理学的研究越来越现实。
2020-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
The quasi-adiabatic relaxation of haloes in the IllustrisTNG and EAGLE cosmological simulations
已知引力束缚晕中的暗物质含量会受到星系和它所在气体的影响。在流体动力学模拟套件IllustrisTNG和EAGLE中，我们对跨越四个数量级的质量晕的响应进行了验证。我们提出了简单的拟合函数的球平均准绝热弛豫框架，准确地捕捉暗物质的反应在整个范围内的晕质量和晕中心的距离，我们探索。我们发现，常用的计划，认为在半径$r_f/r_i-1$的球形暗物质壳的相对变化是一个功能，只有其质量的相对变化$M_i/M_f-1$，不准确地描述了所测得的响应大多数晕在IllustrisTNG和EAGLE。相反，$r_f/r_i$还明确地取决于具有维里半径$R_{\rm vir}$的晕的晕中心距离$r_f/R_{\rm vir}$，在IllustrisTNG和EAGLE之间以及跨晕质量非常相似。我们还考虑了以前未建模的效应，可能是由反馈相关的流出驱动的，其中具有$r_f/r_i\simeq1$的壳（即，无松弛）的$M_i/M_f$与1显著不同。我们的研究结果是立即适用于一些半分析工具，模拟银河系和大尺度结构。我们还研究了这种响应的依赖性的几个晕和星系的总质量以外的属性，发现它主要是与晕浓度和恒星形成率。我们讨论了这些结果的可能扩展，以建立一个更深层次的物理理解暗物质和重子之间的小尺度连接。
2023-01-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
The evolving role of astrophysical modelling in dark matter halo relaxation response
本文研究了天体物理建模在宇宙学流体动力学模拟中对暗物质晕弛豫响应的影响，发现线性准绝热弛豫模型在 IllustrisTNG、CAMELS 和 EAGLE 模拟中均适用，且反馈能流和气体状态方程是影响弛豫响应的关键因素。
2025-05-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
An attractive model: simulating fuzzy dark matter with attractive self-interactions
本文通过数值模拟研究具有吸引自相互作用的模糊暗物质晕，发现自相互作用强度影响孤子密度剖面和质量，并提出推广公式及孤子坍缩的临界质量阈值。
2024-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fuzzy Dark Matter Constraints from the Hubble Frontier Fields
本研究利用哈勃边疆场及空白场高红移暗弱星系UVLF，拟合含FDM粒子质量的半经验模型，在2σ下排除全FDM质量低于1.5×10^-21 eV，并给出5×10^-22 eV的模型无关界限。
2025-02-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Evolution of Dark Matter Halo Properties Following Major and Minor Mergers
我们进行了分析暗物质晕属性的主要和次要合并，以促进我们的理解晕演化。在这项工作中，我们分析了来自Bolshoi-Planck宇宙学模拟的约80，000个暗物质晕，并研究了主要合并后弛豫期间的晕演化，其中合并质量比m/M > 0.3。然后，我们应用高斯滤波器的属性的演变和特点的峰值分布，频率和变异性的几个晕属性，包括定心，自旋，形状（prolateness），尺度半径和维里比。然而，也有光环，经历了松弛没有出现重大合并。我们假设，这是由于模拟分析未记录的小合并。通过使用属性峰值来创建一种新的合并检测算法，我们试图找到较小的合并，并将它们与无法解释的松弛晕相匹配。我们不仅发现了证据表明，小合并的原因，但我们也发现了主要和次要合并的影响之间的相似之处，为未来的研究显示次要合并的意义。通过我们的暗物质合并统计数据，我们希望我们的工作最终能成为更好地理解星系形成和演化的重要参数。
2017-11-25 astro-ph.GA
Investigation of two colliding solitonic cores in Fuzzy Dark Matter models
宇宙学中最具挑战性的问题之一是暗物质粒子的性质。模糊暗物质（FDM）是由非常轻的（$m_{FDM}\simeq 10^{-22}-10^{-21}$ eV）玻色子粒子组成的无自相互作用的候选物质之一。它是由解决星系晕中的核尖点问题的动机引入的。在这项工作中，我们研究了FDM晕碰撞的观测特征。考虑到凝聚玻色结构的量子波长，我们确定了碰撞后核的波函数的干涉。波函数中条纹的形成与碰撞星系内部暗物质的密度对比有关。观测到的暗物质分布的边缘特征是：（i）背景源的透镜效应，（ii）跟踪FDM势干扰的重子等离子体的积累，以及（iii）来自致密区域的X射线辐射过量。最后，对碰撞星系中FDM量子波特征的观测进行了展望。红移为$z=0.024$的NGC 6240碰撞星系是本研究的合适候选者。在Chandra数据中没有从条纹中检测到信号，并且考虑到望远镜的角分辨率，我们对FDM粒子的质量施加了$m> 7 \times10^{-23}$ eV的约束。
2019-11-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fuzzy Dark Matter as a Solution to Reconcile the Stellar Mass Density of High-z Massive Galaxies and Reionization History
本研究提出用超轻轴子构成的FDM抑制小暗晕形成，以在高恒星形成效率下同时解释JWST的z~8大质量星系质量密度与CMB再电离约束。
2023-03-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
The galaxy halo formation in the absence of violent relaxation and a universal density profile of the halo center
虽然N体模拟证明了暗物质晕中心区域的尖状轮廓，但观测结果显示，至少在一些螺旋星系和矮椭球体的中心区域，有一个浅的核心密度轮廓。我们表明，一个中心的配置文件，非常接近所观察到的，不可避免地形成在中心的暗物质晕，如果我们作出一个假设的系统在晕形成过程中的一个温和的能量弛豫。如果我们假设暗物质粒子之间的能量交换在晕坍缩过程中并不太强烈，那么这个轮廓是普适的：它几乎完全不依赖于初始扰动的性质，并且与具有小Einasto指数$n\sim 0.5$的Einasto轮廓非常相似，但不完全相同。我们估计分布的“中心核心”的大小，即，非常中心的区域的范围与相应的温和的轮廓，并表明尖点的形成是不可能的，即使暗物质是冷的。所获得的配置文件是在一个很好的协议与观测数据，至少，某些类型的星系，但显然不同意与N体模拟。
2014-07-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Relaxation of dark matter halos: how to match observational data?
我们表明，适度的能量弛豫形成的暗物质晕总是导致配置文件，在星系的中心区域观察到的相匹配。中心区域的密度分布是通用的，并且对种子扰动形状或弛豫过程的细节不敏感。该剖面有一个中心核;根据观测，中心密度与核半径的乘积几乎与晕质量无关。在核心区域，密度分布表现为低指数Einasto剖面（$n\sim 0.5$）;在较大距离处，它具有广泛的$ρ\propto r^{-2}$区域。这正是观测所显示的星系中心区域的形状。另一方面，这种形状不符合星系团的轮廓。对这一现象的一个可能的解释是，在星系团的情况下，弛豫是剧烈的;然而，当考虑星系或较小的暗物质结构时，弛豫还不够剧烈。我们讨论了其中的原因。
2014-07-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Galaxy rotation curves using a non-parametric regression method: core, cusp and fuzzy scalar field dark matter models
利用LOESS+SIMEX技术对88个旋涡星系的自转曲线进行了非参数重建。为了比较的方法，我们还执行参数的方法，假设核心和尖状暗物质（DM）的配置文件：PISO，NFW，Burkert，Spano，孤子和两个模糊孤子$+$ NFW。作为这两种方法的结果，通过计算中心曲线之间的距离和1个$σ$误差带之间的距离来比较所获得的RC。此外，我们根据两个统计标准，BIC和$χ^2_{red}$的值进行模型选择。我们与两个团体合作。第一个是PISO，NFW，Spano和Burkert之间的比较，显示Spano是满足我们选择标准的最受欢迎的模型。对于第二组，我们选择了孤子，NFW和模糊模型，结果孤子是最好的模型。此外，根据统计工具和非参数重建，我们可以将星系分类为核心或尖点。最后，使用MCMC方法，我们计算每个DM模型的特征表面密度，$μ_{DM}=ρ_s r_s$，和300 pc内的质量。我们发现，有一个共同的质量的螺旋星系的顺序$10^7$ M $_\odot$，这是在协议的结果dSPh银河系卫星，独立的模型。这一结果也与我们的发现相一致，即晕的特征体积密度是恒定的。最后，我们还发现，$μ_{DM}$是不恒定的，这是在张力与以前的文献。
2019-07-16 astro-ph.GA
First constraints on Fuzzy Dark Matter from the dynamics of stellar streams in the Milky Way
我们提出了一种新的方法来限制质量的超轻玻色子的暗物质使用恒星流的破坏形成的球状星团在银河系。模糊暗物质（FDM）晕的湍流密度场导致了稀薄流的扰动和动力学加热。使用数值模拟的基础上的一个有效的模型，我们探索这种现象的幅度，并表明，这是观察到的轴子质量范围$m_a$，这是有趣的缓解“小规模问题”的$Λ$ CDM。我们推导出一个分析模型的增厚薄恒星流，并获得早期保守的玻色子质量的下限为$m_a > 1.5 \times 10^{-22}~$ eV，使用前盖亚文献数据的六个银河系流和边缘化后的物理参数。这表明了使用这种新的动力学方法作为一个完全独立的探测FDM，补充莱曼- $α$森林数据的基础上的结果的巨大希望。
2018-08-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
