混合超轻暗物质的宇宙学模拟

精确宇宙学时代使我们能够检验暗物质的组成。混合超轻或模糊暗物质（FDM）是一种宇宙学模型，其暗物质由质量 $m\leq 10^{-20}\;\mathrm{eV}$ 的粒子（具有天体物理德布罗意波长）以及与冷暗物质（CDM）性质相同但波长可忽略的粒子组合而成。在本工作中，我们模拟了宇宙学体积，其中超轻组分具有暗物质波函数，并与 CDM 粒子引力耦合。我们研究了 CDM 与 FDM 以不同比例 $(0\%\;,\;1\%\;,\;10\%\;,\;50\%\;,\;100\%)$ 混合的影响，以及超轻粒子质量跨越五个数量级 $(2.5\times 10^{-25}\;\mathrm{eV}-2.5\times 10^{-21}\;\mathrm{eV})$ 的情况。为了追踪非线性区密度扰动的演化，我们改进模拟代码 AxioNyx，以求解服从薛定谔-泊松方程的 FDM 波函数与 CDM 动力学耦合的系统。我们得到了非线性功率谱，并研究了波效应在不同尺度上对结构生长的影响。我们确认，当 CDM 组分占暗物质的 $50\%$ 或更少时，薛定谔-泊松系统的稳态解在晕中心成立；但当 FDM 占暗物质 $10\%$ 或更少时，未发现稳定的密度核。我们实现了一种改进的朋友-朋友晕 finder，并发现观测到的晕丰度与改进的晕模型 axionHMCode 的预测吻合良好。