利用星系团计数约束超轻轴子

在本文中，我们研究了当前及即将开展的宇宙学巡天利用星系团计数约束超轻轴子（ULA）宇宙学模型的质量与丰度的潜力。ULA，有时也称为模糊暗物质（Fuzzy Dark Matter），在标准模型之外的许多理论中都有充分动机，并可能解决 $\Lambda$CDM 小尺度危机。星系团计数提供了对宇宙中结构形成的稳健探测。它们在质量与红移上的分布对底层线性物质扰动高度敏感。在这篇预测性论文中，我们探讨了两种情形：其一是给定无轴子模型下对轴子质量的排除极限，其二是轴子模型的约束。由此我们得到 ULA 质量的下限约为 $m_a \gtrsim 10^{-24}$ eV。然而，该结果严重依赖于给定巡天中可可靠观测的最小星系团质量。像许多其他宇宙学探针一样，星系团计数在 ULA 质量与丰度参数空间中表现出近似简并，这取决于探针的特性。这些简并对于其他宇宙学探针是不同的。因此星系团计数可能为超轻轴子的性质提供一个互补的观测窗口。