宇宙学中微子背景作为大尺度结构模拟中的流体集合
宇宙学与河外天体物理
2021-07-12 v2 高能物理 - 唯象学
摘要
将大质量中微子建模为热暗物质的一个重大挑战是其大的速度弥散。本工作中，我们研究并实现了一种多流体扰动理论，将宇宙学中微子族群视为具有宽泛整体速度范围的流体集合。这些流体对冷物质的成团线性响应，冷物质成团可为线性并由标准线性扰动理论描述，或非线性的，由高阶扰动理论或N体模拟描述。我们验证了这种替代性的中微子扰动处理在功率谱和双谱预测方面与最先进的中微子线性响应计算高度一致。将多流体中微子线性响应与冷物质成团的非线性计算结合，我们针对中微子质量和为0.93 eV的参考nuLambdaCDM宇宙学，发现小尺度中微子功率相对纯线性计算增强了一个数量级。而冷物质中相应的成团增强仅为 modest 的约0.05%。重要的是，我们的多流体方法独特地使我们能够确定最慢运动的25%中微子族群成团足够强，值得非线性处理。这种伴随细粒度速度信息的小尺度中微子成团的精确计算，对于探测太阳邻域本地中微子密度和速度的PTOLEMY等实验极为宝贵。
引用
@article{arxiv.2011.12503,
title = {The cosmic neutrino background as a collection of fluids in large-scale structure simulations},
author = {Joe Zhiyu Chen and Amol Upadhye and Yvonne Y. Y. Wong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.12503},
year = {2021}
}
备注
34 pages, 15 figures, 2 tables. Matches accepted version. Code available at https://github.com/joechenUNSW/gadget4-nu_lr