超轻暗物质轴子的宇宙学产生

质量为$m_a\sim 10^{-22}\,\textrm{eV}$的标量场的密集低能激发可以代表宇宙的全部暗物质含量，并缓解标准宇宙学情景在小尺度上的一些张力。这种{\it 模糊暗物质}成分通常被假定为物质扇区中新的类轴子粒子的结果，但为简单起见，通常用简单的自由二次场建模。在本文中，我们考虑当包含瞬子势和温度依赖质量的影响时，宇宙学约束如何被修正。当前的等曲率和张量界限确认该粒子应在哈勃参数$H_I\lesssim 2.5\times 10^{12}\,\textrm{GeV}$的低能标暴涨期结束前形成，与先前的自由场分析一致。确定轴子耦合的轴子衰变常数$f_a$出现在瞬子势中，并决定遗迹丰度、星系核相对于轴子发射的稳定性、以及模糊暗物质直接搜寻。如果轴子质量是$T$无关的，我们发现为了达到观测到的遗迹密度而不微调初始条件，需要$f_a\gtrsim 10^{16}\,\text{GeV}$，而对于$T$依赖的情形，该界限可降低一个数量级。然而，瞬子势中的非谐性，以及主要是$T$依赖的质量，可以延迟场振荡的开始，导致对于固定的零温轴子质量，物质功率谱中更大的物理抑制尺度。如果要求该模型提供大的星系晕核，同时满足宇宙结构形成的观测约束，这可能偏爱弦轴子或偶然轴子，而非来自强耦合规范扇区的轴子。