中微子对由星系际介质探测的物质分布的影响

我们提出了一套完整的流体动力学宇宙学模拟，定量研究了中微子对（弱非线性）物质空间分布的影响，特别是对星系际介质(IGM)中中性氢分布的影响，后者是类星体光谱中 intervening 莱曼-α吸收的原因。中微子的自由流导致在莱曼-α森林数据探测的尺度上，总物质分布功率谱出现（非线性）尺度依赖的抑制，该抑制比线性理论预测大约25%，并且强烈依赖于红移。通过提取一组逼真的模拟类星体光谱，我们量化了中微子对流量概率分布函数和流量功率谱的影响。对于中微子质量总和$\Sigma m_{\nu} = 0.3$ eV (0.6 eV)，物质功率谱的差异转化为流量功率谱约2.5% (5%)的差异。这种相当小的效应难以从现有的莱曼-α森林数据中探测到，并且与由$\sigma_8$表征的物质功率谱整体振幅几乎完全简并。如果数值模拟的结果被归一化到初始条件中具有相同的$\sigma_8$，那么与没有中微子的模拟相比，对于$\Sigma m_{\nu} = 0.6$ eV (1.2 eV)，中微子产生的流量功率抑制较小，约为3% (5%)。我们仅使用斯隆数字巡天流量功率谱给出了中微子质量的约束，并发现$\Sigma m_{\nu} < 0.9$ eV (2$\sigma$置信水平)的上限，与从宇宙微波背景数据或其他大尺度结构探针获得的约束相当。