Представлены экстремальные аксионы: новый жидкостный подход к космологическому моделированию - Феноменология

Таблица ссылок

• Аннотация и введение
• Методы
• Феноменология
• Обсуждение и будущая работа
• Заключение
• Благодарности и ссылки

3. ФЕНОМЕНОЛОГИЯ

3.1. Изменения в фоновых переменных аксиона

3.2. Сигнатуры спектра мощности материи

Эти изменения переменных фоновой жидкости также влияют на MPS, что дает нам космологические наблюдаемые, которые можно увидеть в лесу Ly-α. В этом разделе мы описываем влияние массы аксиона, начального угла и фракции DM аксиона на MPS и сравниваем результаты с линейным MPS, оцененным с использованием лесных данных eBOSS DR14 Ly-α и модели ΛCDM, как описано в разделе 2.6 . Обратите внимание, что мы не проводим полное гидродинамическое моделирование спектра мощности потока Ly-α, а вместо этого используем спектр мощности линейной материи z = 0, оцененный с использованием данных леса Lyα. Эта оценка имеет ряд ограничений. Линеаризация спектра мощности Ly-α и эволюция до z = 0 предполагают чистую физику CDM. Кроме того, эти оценки маргинализированы по ряду астрофизических параметров, описывающих нелинейную гидродинамику, которая может иметь нетривиальные вырождения как с космологическими, так и с аксионными параметрами, которые необходимо будет исследовать более тщательно в надежном сравнении с данными о лесу Ly-α. . Таким образом, это сравнение следует рассматривать не как количественно надежное, а как качественную демонстрацию того, как и где экстремальные аксионы могут смягчить предыдущие ограничения леса Ly-α на моделях ванильных аксионов.

На рисунке 7 показано, как спектр мощности материи зависит от массы аксиона как для низкого, так и для высокого начального угла аксиона, снова наложенный на данные леса eBOSS DR14 Ly-α. Масса аксиона меняет масштаб отсечки в спектре мощности материи для ванильных аксионов с малым углом, при этом аксионы с меньшей массой демонстрируют снижение мощности в больших масштабах (более низкие значения k), в соответствии с Hlozek et al. ˇ (2015). Масса аксиона также меняет масштаб, при котором происходит усиление спектра мощности материи для крайних аксионов. Подобно ванильному отключению аксионов, чрезвычайное усиление аксионов происходит в больших масштабах (меньшие значения k) для более низкой массы аксиона. Эти два эффекта кажутся синхронизированными, с одинаковым сдвигом k как для стандартного отсечения, так и для крайнего усиления. Сравнивая данные леса eBOSS DR14 Ly-α с моделями, мы видим, что измерения в меньших масштабах позволяют нам ограничить как ванильную, так и экстремальную аксионную модели при более высоких массах.

На рисунке 8 показано, как MPS зависит от фракции аксиона для двух масс и фиксированного крайнего начального угла. Как и ожидалось, более низкие доли аксионов приводят к тому, что MPS сходится к решению CDM, предполагая, что любая экстремальная модель аксиона может быть неограниченной при достаточно низкой доле аксиона DM.

3.3. Сравнение с оценками MPS для леса Ly-α

Чтобы сравнить несколько разных моделей, каждая из которых имеет разное максимальное правдоподобие и количество свободных параметров, полезно использовать информационный критерий Акаике, определяемый формулой