Axiones extremos revelados: un nuevo enfoque fluido para el modelado cosmológico - Fenomenología

Tabla de enlaces

• Resumen e introducción
• Métodos
• Fenomenología
• Discusión y trabajo futuro
• Conclusión
• Agradecimientos y Referencias

3. FENOMENOLOGÍA

3.1. Cambios en las variables de fondo de axion.

3.2. Firmas del espectro de energía de la materia

Estos cambios en las variables del fluido de fondo también afectan el MPS, que es lo que nos proporciona los observables cosmológicos que se pueden ver en el bosque Ly-α. En esta sección, describimos el impacto de la masa del axión, el ángulo inicial y la fracción de DM del axión en el MPS, y comparamos los resultados con el MPS lineal estimado utilizando los datos del bosque Ly-α de eBOSS DR14 y el modelo ΛCDM, como se describe en la Sección 2.6. Tenga en cuenta que no estamos haciendo una simulación hidrodinámica completa del espectro de potencia de flujo Ly-α, sino que utilizamos el espectro de potencia de materia lineal z = 0 estimado utilizando los datos del bosque Lyα. Esta estimación tiene una serie de limitaciones. La linealización del espectro de potencia Ly-α y la evolución a z = 0 asumen física CDM pura. Además, estas estimaciones marginan una serie de parámetros astrofísicos que describen la dinámica de fluidos no lineal, que pueden tener degeneraciones no triviales con parámetros tanto cosmológicos como de axiones, que necesitarían investigarse más a fondo en una comparación sólida con los datos del bosque Ly-α. . Por lo tanto, esta comparación no debe considerarse cuantitativamente sólida, sino más bien como una demostración cualitativa de cómo y dónde los axiones extremos pueden aliviar las limitaciones previas del bosque Ly-α en los modelos de axiones vainilla.

La Figura 7 muestra cómo el espectro de potencia de la materia depende de la masa del axión, tanto para el ángulo inicial del axión bajo como para el alto, nuevamente superpuesto con los datos del bosque eBOSS DR14 Ly-α. La masa del axión cambia la escala de corte en el espectro de potencia de la materia para los axiones vainilla de ángulo bajo, y los axiones de menor masa muestran una reducción en la potencia a escalas más grandes (valores k más bajos), de acuerdo con Hlozek et al. ˇ (2015). La masa del axión también cambia la escala en la que se produce la mejora en el espectro de potencia de la materia para los axiones extremos. De manera similar al corte de axión básico, la mejora extrema del axión ocurre a escalas más grandes (valores k más pequeños) para una masa de axión más baja. Los dos efectos parecen estar sincronizados, con un cambio similar en k tanto para el corte vainilla como para la mejora extrema. Al comparar los datos del bosque eBOSS DR14 Ly-α con los modelos, podemos ver que las mediciones a escalas más pequeñas nos permiten restringir tanto el modelo básico como el de axiones extremos a masas más altas.

La Figura 8 muestra cómo el MPS depende de la fracción de axión, para dos masas y un ángulo inicial extremo fijo. Como se esperaba, fracciones de axiones más bajas dan como resultado que el MPS converja a la solución CDM, lo que sugiere que cualquier modelo de axión extremo puede no tener restricciones en una fracción de DM de axión suficientemente baja.

3.3. Comparación con las estimaciones forestales Ly-α del MPS

Para comparar múltiples modelos diferentes, cada uno con una probabilidad máxima diferente y un número de parámetros libres, es útil utilizar el criterio de información de Akaike, dado por