Extreme Axions revelados: uma nova abordagem fluida para modelagem cosmológica - Fenomenologia

Tabela de links

• Resumo e introdução
• Métodos
• Fenomenologia
• Discussão e Trabalho Futuro
• Conclusão
• Agradecimentos e Referências

3. FENOMENOLOGIA

3.1. Mudanças nas variáveis de fundo do axion

3.2. Assinaturas do Espectro de Poder da Matéria

Essas mudanças nas variáveis do fluido de fundo também impactam o MPS, que é o que nos dá os observáveis cosmológicos que podem ser vistos na floresta Ly-α. Nesta seção, descrevemos o impacto da massa do axion, do ângulo inicial e da fração DM do axion no MPS, e comparamos os resultados com o MPS linear estimado usando os dados da floresta eBOSS DR14 Ly-α e o modelo ΛCDM, conforme descrito na Seção 2.6. Observe que não estamos fazendo uma simulação hidrodinâmica completa do espectro de potência do fluxo Ly-α, mas em vez disso estamos usando o espectro de potência da matéria linear z = 0 estimado usando os dados da floresta Lyα. Esta estimativa tem uma série de limitações. A linearização do espectro de potência Ly-α e a evolução para z = 0 assumem física MDL pura. Além disso, essas estimativas marginalizam uma série de parâmetros astrofísicos que descrevem a dinâmica de fluidos não lineares, que podem ter degenerescências não triviais com parâmetros cosmológicos e axônicos, que precisariam ser investigados mais detalhadamente em uma comparação robusta com os dados da floresta Ly-α . Portanto, esta comparação não deve ser considerada quantitativamente robusta, mas sim como uma demonstração qualitativa de como e onde os áxions extremos podem aliviar as restrições anteriores da floresta Ly-α nos modelos de axions vanilla.

A Figura 7 mostra como o espectro de potência da matéria depende da massa do axion, tanto para o ângulo inicial do axion baixo quanto para o alto, novamente sobreposto aos dados da floresta eBOSS DR14 Ly-α. A massa do axion altera a escala de corte no espectro de potência da matéria para os axions baunilha de baixo ângulo, com os axions de massa mais baixa exibindo uma redução na potência em escalas maiores (valores de k mais baixos), de acordo com Hlozek et al. ˇ (2015). A massa do áxion também altera a escala em que ocorre o aumento no espectro de potência da matéria para os áxions extremos. Da mesma forma que o corte do axion vanilla, o aprimoramento extremo do axion ocorre em escalas maiores (valores k menores) para menor massa do axion. Os dois efeitos parecem estar sincronizados, com uma mudança semelhante em k tanto para o corte básico quanto para o aprimoramento extremo. Ao comparar os dados da floresta eBOSS DR14 Ly-α com os modelos, podemos ver que medições em escalas menores nos permitem restringir os modelos vanilla e extreme axion em massas mais altas.

A Figura 8 mostra como o MPS depende da fração do áxion, para duas massas e um ângulo inicial extremo fixo. Como esperado, frações axion mais baixas resultam na convergência do MPS para a solução CDM, sugerindo que qualquer modelo axion extremo pode ser irrestrito em uma fração DM axion suficientemente baixa.

3.3. Comparação com estimativas florestais Ly-α do MPS

Para comparar vários modelos diferentes, cada um com uma máxima verossimilhança e número de parâmetros livres diferentes, é útil usar o Critério de Informação de Akaike, dado por