論文の概要: Quantum Tunneling of Ultralight Dark Matter Out of Satellite Galaxies

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.07386v1
• Date: Wed, 14 Dec 2022 18:14:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 16:28:17.104321
• Title: Quantum Tunneling of Ultralight Dark Matter Out of Satellite Galaxies
• Title（参考訳）: 衛星銀河からの超薄暗黒物質の量子トンネル
• Authors: Mark P. Hertzberg, Abraham Loeb
• Abstract要約: ホストハロの潮流重力力による小星衛星のスカラー場のトンネル解析を行った。 少なくとも宇宙の時代には、フォルナックス小星の核が生き残るように要求することで、ダークマター粒子の質量は10-22,mboxeVlesssim mlesssim 6times 10-22,$eVとなる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The idea of ultralight scalar (axion) dark matter is theoretically appealing and may resolve some small-scale problems of cold dark matter; so it deserves careful attention. In this work we carefully analyze tunneling of the scalar field in dwarf satellites due to the tidal gravitational force from the host halo. The tidal force is far from spherically symmetric; causing tunneling along the axis from the halo center to the dwarf, while confining in the orthogonal plane. We decompose the wave function into a spherical term plus higher harmonics, integrate out angles, and then numerically solve a residual radial Schr\"odinger-Poisson system. By demanding that the core of the Fornax dwarf halo can survive for at least the age of the universe places a bound on the dark matter particle mass $2\times 10^{-22}\,\mbox{eV}\lesssim m\lesssim 6\times 10^{-22}\,$eV. Interestingly, we show that if another very low density halo is seen, then it rules out the ultralight scalar as core proposal completely. Furthermore, the non-condensed particles likely impose an even sharper lower bound. We also determine how the residual satellites could be distributed as a function of radius.
• Abstract（参考訳）: 超軽いスカラー(アキション)ダークマターの概念は理論的に魅力的であり、冷たいダークマターの小さな問題のいくつかを解決する可能性がある。 この研究では、ホストハローの潮流重力力による小星衛星のスカラー場のトンネルを慎重に解析する。 潮流の力は球対称とは程遠いため、ハロ中心から小星への軸に沿ってトンネルし、直交面に閉じ込める。 波動関数を球面項と高調波に分解し、角度を積分し、残射Schr\"odinger-Poisson系を数値的に解く。 少なくとも宇宙の時代には、フォルナックス小星ハローの核が生き残るように要求することで、ダークマター粒子の質量は 2 {\displaystyle 2,\times 10^{-22}\,\mbox{eV}\lesssim m\lesssim 6\times 10^{-22}\,$eV となる。 興味深いことに、もし別の非常に低い密度のハロが見られたら、超軽量スカラーをコア提案として完全に除外する。 さらに、非凝縮粒子はよりシャープな下界を強いる可能性が高い。 また、残余衛星が半径関数としてどのように分布するかも決定する。

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