混合暗物质与星系聚类：相对扰动的重要性

我们发展了一种描述暗物质由冷暗物质(CDM)和温暖暗物质(WDM)组成的宇宙中大尺度结构的扰动模型。在此类混合暗物质(MDM)场景中，即使温暖成分占比较小，也会通过其 free-streaming 效应引入独特的信号，通过改变密度和速度扰动的演化来实现。我们提出了关于 total 和 relative 扰动的线性级解答，识别了由 component 之间相对密度和速度模式导致的 novel galaxy bias 贡献。将这些效应纳入 galaxy bias expansion，我们计算了 real 和 redshift 空间中的 linear galaxy power spectrum。利用 Fisher 矩阵 forecast，我们评估了即将到来的 survey（如 DESI 和 PFS）对 MDM 场景的灵敏度。我们的结果表明，若忽略 relative 扰动，将对推断温暖暗物质分数（特别是针对 PFS 和 DESI 分别对应轻质 WDM 质量 $\lesssim 150~\mathrm{eV}$ 和 $\lesssim 80~\mathrm{eV}$）的推断约束导致显著偏差。这一框架为将多组分暗物质动力学纳入 galaxy clustering 分析提供了一致且可推广的方法。