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混合暗物质情景下的大尺度结构有效场论

宇宙学与河外天体物理 2026-02-02 v3 高能物理 - 唯象学

摘要

我们着手系统地研究暗物质构成的暗区(例如超轻轴子或轻热力学残留物)中宇宙漂移的扰动非线性动力学。这些混合暗物质情景在特征尺度(与微观非冷物质种类相关)以下表现出扰动增长的抑制。因此,针对纯冷暗物质和大质量轻子情景中发展而来的无尺度非线性解通常不适用。我们因此将大尺度结构有效场论扩展到模型冷暗物质和非冷暗物质的耦合扰动,其中后者在线性层面被描述为具有有限声速的理想流体。我们尽可能提供新的解析解,并构建一种用于评估一阶环形星系功率谱的准确且可计算的方案,可用于探测当前和即将到来的星系测量数据中的混合暗物质情景。作为本框架的首次应用,我们使用Planck和BOSS数据推导出对超轻轴子能量密度的约束。我们的理论模型优化导致与前述分析相比稍弱的界限。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.08792,
  title  = {The Effective Field Theory of Large Scale Structure for Mixed Dark Matter Scenarios},
  author = {Francesco Verdiani and Emanuele Castorina and Ennio Salvioni and Emiliano Sefusatti},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.08792},
  year   = {2026}
}

备注

55 pages, 15 figures, 1 table; v2: added impact of intrinsic wave nonlinearities for ULAs in Appendix D; v3: included discussion of intrinsic nonlinearities from Vlasov equation in Appendix D, added Figure 5. Version published in JCAP