ETHOS——结构形成有效理论：通过莱曼-α 森林探测暗物质相互作用
宇宙学与河外天体物理
2019-06-10 v2
摘要
我们进行了一系列宇宙学流体动力学模拟，以研究非引力暗物质（DM）相互作用对星系际介质（IGM）的影响。特别地，我们使用 ETHOS 框架（Cyr-Racine 等 2016；Vogelsberger 等 2016）来比较冷暗物质（CDM）与一种替代模型的莱曼-α 森林统计量，在该替代模型中 DM 在早期宇宙与相对论性粒子强耦合。这些模型的特征是线性功率谱中的截断，随后在亚矮星系尺度上出现一系列“暗声学振荡”（DAOs）。虽然原初截断延迟了首批星系的形成，但相比于 CDM，相互作用 DM 模型中的结构形成更为迅速。我们表明，尽管 DAOs 在 的 DM 非线性成团中很快被抹去，它们的特征可在 的莱曼-α 流量功率谱中显著印刻。在大于截断的尺度上（此处考虑的特定模型为 s/km），相对于 CDM 的差异让人联想到具有相似初始截断的温暗物质（WDM）模型；然而，更小尺度上的红移演化明显不同。莱曼-α 流量谱中 DAOs 的出现与消失提供了一种有力方式，以区分相互作用 DM 模型与 WDM，以及确实可能也引发小尺度截断的 IGM 热历史变化。
引用
@article{arxiv.1811.10630,
title = {ETHOS - an Effective Theory of Structure Formation: detecting dark matter interactions through the Lyman-$\alpha$ forest},
author = {Sownak Bose and Mark Vogelsberger and Jesús Zavala and Christoph Pfrommer and Francis-Yan Cyr-Racine and Sebastian Bohr and Torsten Bringmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.10630},
year = {2019}
}
备注
15 pages, 12 figures, 1 table. Updated version accepted for publication in MNRAS