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2024 article

Extreme axions unveiled: A novel fluid approach for cosmological modeling

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Rattachement africain : ca, gb, us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Axion-like particles (ALPs) are a well-motivated dark matter candidate that solves some of the problems in the clustering of large scale structure in cosmology. ALPs are often described by a simplified quadratic potential to specify the dynamics of the axion field and are included in cosmological analysis codes using a modified fluid prescription. In this paper, we consider the extreme axion: a version of the axion with a high initial field angle that produces an enhancement (rather than a suppression) of structure on small scales around the Jeans length, which can be probed by measurements of clustering such as the extended Baryonic Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS) DR14 Lyman-$\ensuremath{\alpha}$ (Ly-$\ensuremath{\alpha}$) forest. We present a novel method of modeling the extreme axion as a cosmological fluid, combining the generalized dark matter model with the effective fluid approach presented in the axionCAMB software as well as implementing a series of computational innovations to efficiently simulate the extreme axions. We find that, for axion masses between ${10}^{\ensuremath{-}23}\text{ }\text{ }\mathrm{eV}\ensuremath{\lesssim}{m}_{\mathrm{ax}}\ensuremath{\lesssim}{10}^{\ensuremath{-}22.5}\text{ }\text{ }\mathrm{eV}$, constraints on the axion fraction imposed by the eBOSS DR14 Ly-$\ensuremath{\alpha}$ forest can be significantly weakened by allowing them to be in the form of extreme axions with a starting angle between $\ensuremath{\pi}\ensuremath{-}{10}^{\ensuremath{-}1}\ensuremath{\lesssim}{\ensuremath{\theta}}_{i}\ensuremath{\lesssim}\ensuremath{\pi}\ensuremath{-}{10}^{\ensuremath{-}2}$. This work motivates and enables a more robust hydrodynamical analysis of extreme axions in order to compare them to high-resolution Ly-$\ensuremath{\alpha}$ forest data in the future.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Extreme axions unveiled: A novel fluid approach for cosmological modeling
Date Crossref
12/08/2024
Éditeur
American Physical Society (APS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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Les sujets associés

Dark Matter and Cosmic PhenomenaParticle physics theoretical and experimental studiesCosmology and Gravitation Theories

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