模糊暗物质模型的数值与微扰计算
宇宙学与河外天体物理
2019-03-27 v1 广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 唯象学
高能物理 - 理论
摘要
我们利用数值与微扰技术研究了模糊暗物质(FDM)模型中的非线性结构形成。在数值方面,我们考察了 Schrodinger-Poisson 求解器(波动表述)与流体动力学求解器(Madelung 表述)各自的优点与局限。我们还进行了单圈质量功率谱的微扰计算。我们发现:(1) 在许多情形下,流体动力学求解器能产生预期的干涉图样,但在相消干涉导致密度消失处失效,这通常发生于非线性 regime。(2) Schrodinger-Poisson 求解器在所有测试案例中表现良好,但对分辨率要求高:必须分辨小的 de Broglie 尺度才能在大尺度上获得正确动力学。(3) 我们将微扰论的质量功率谱与 Schrodinger-Poisson 求解器所得比较,发现在温和非线性 regime 吻合良好。与流体微扰论相比,波动微扰论的有效范围更有限。(4) 作为一个应用,我们比较了由 Schrodinger-Poisson 求解器得到的 Lyman-alpha 森林通量功率谱与由 N-body 模拟(常作为预测 FDM 的近似方法)得到的结果。在红移 5 处,两者从相同初条件出发,在观测相关尺度上一致到优于 10%,只要 FDM 质量超过 eV。
引用
@article{arxiv.1810.01915,
title = {Numerical and Perturbative Computations of the Fuzzy Dark Matter Model},
author = {Xinyu Li and Lam Hui and Greg L. Bryan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.01915},
year = {2019}
}