Fuzzy Euclidean wormholes in the inflationary universe
本文研究了Starobinsky暴胀中的复值欧氏虫洞。由于凹暴胀子势的性质，只要暴胀子场的初始条件足够靠近山顶，虫洞两端的经典条件就可以满足。我们比较了经典虫洞的概率与Hartle-Hawking紧凑的瞬子，并得出结论，欧几里德虫洞的概率比紧凑的瞬子，如果通货膨胀持续超过50 e-折叠。我们的结果假定欧几里德路径积分是量子引力的正确有效描述。这为未来的各种研究打开了一个新的窗口，这些研究可以通过未来的实验来证实或反驳。
2020-02-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Time Delay Anomalies of Fuzzy Gravitational Lenses
该研究针对模糊暗物质引发的强引力透镜时间延迟异常展开，推导了扰动幅度与暗物质占比、德布罗意波长的理论关系并经模拟验证，指出透镜暂现源的精确时间延迟测量为研究模糊暗物质性质提供独特机遇。
2024-09-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Predictions for the Abundance of High-redshift Galaxies in a Fuzzy Dark Matter Universe
在过去的几十年里，高红移星系静止系紫外光度函数（$z \geq 6$）的测量取得了迅速的进展。在这些红移的星系LF的暗端提供了强大的约束不同的暗物质模型，抑制小尺度结构的形成。在这项工作中，我们执行完整的流体动力学宇宙学模拟的星系形成使用的另一种DM模型组成的极轻玻色子粒子（$m \sim 10^{-22}$ eV），也被称为模糊暗物质（FDM），并检查在$z \geq 6$的FDM质量范围内的星系恒星质量函数和光度函数的预测。我们发现，对于玻色子质量为$m = 5\times10^{-22}$ eV的FDM模型，恒星质量为$\rm M_* \sim 10^7 M_{\odot}$的星系数密度在z = 9时被$\sim 40\%$抑制，在z = 5时被$\sim 20\%$抑制，在-16 < $M_{\rm UV}$ < -14星等范围内的紫外LF在$z = 9$时被$\sim 60\%$抑制，在$z = 5$时被$\sim 20\%$抑制.比较我们的预测与当前测量的模糊端LF（$-18 \leqslant M_{\rm UV} \leqslant -14$），我们发现，FDM模型与$m_{22} < 5\times10^{-22}$被排除在$3σ$置信水平。我们预计，未来的LF测量詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST），这将延伸到$z \lesssim 10$的$M_{\rm UV} …
2019-04-02 astro-ph.CO
Substructure of fuzzy dark matter haloes
通过求解与质量相关的势垒函数的偏移集问题，导出了模糊暗物质的晕质量函数。我们发现，与Sheth-Tormen HMF的FDM方法相比，我们的方法具有更高的截止质量，并且截止质量随红移的变化不太强烈。使用合并树构造与修改后的版本的莱西和科尔形式主义，占抑制小尺度功率和FDM晕的尺度依赖性的增长和半解析GALACTICUS代码，我们研究了统计的晕子结构，包括从动态摩擦和潮汐剥离的影响。我们发现，如果暗物质是冷暗物质（CDM）和FDM的混合物，则在小尺度上会对晕子结构产生抑制，这可能能够解决纯CDM模型所面临的缺星问题。随着FDM分数的增加或FDM质量的减少，抑制变得更强。因此，它可以用于约束FDM模型。
2016-12-18 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The test for suppressed dynamical friction in a constant density core of dwarf galaxies
动力学摩擦问题是关于矮星系中球状星团（以下简称GCs）的一个长期难题。在矮星系中，GC受到动力学摩擦的强烈影响，并被认为会落入星系中心。但是，GC确实存在于矮星系中。提出了解决问题的方法。如果矮星系的核心有一个密度恒定的暗物质晕，那么动力学摩擦的影响将大大减弱，GCs应该能够存活到宇宙年龄之后。该解认为，在有核暗晕中，动力学摩擦的抑制是由于暗晕与GC相互作用形成的一个新的平衡态引起的，在这个平衡态中，部分暗晕随GC转动（同向转动态）.在这项研究中，我测试的解决方案是否是合理的，并重新考虑为什么一个恒定的密度，核心晕抑制动力学摩擦，通过N体模拟。因此，我的结论是，真正的机制抑制动力学摩擦是不是同向旋转状态，虽然核心晕实际上可以抑制动力学摩擦GC显着。
2009-05-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dynamical Friction From Ultralight Dark Matter
我们模拟了大质量物体与超轻/模糊暗物质（ULDM/FDM）相互作用的引力动力学，非相对论量子物质由薛定谔-泊松方程描述。首先考虑在均匀背景中运动的质点，然后考虑在ULDM孤子中运动的超大质量黑洞。在复制简单的动态摩擦的情况下，以验证我们的数值策略，我们表明，在均匀介质中的移动质量引起的尾流可能会发生引力坍缩，显着增加的阻力，虽然在一个场景中不太可能遇到天体物理。我们广泛确认简单的估计动态摩擦时间尺度的黑洞中心的晕，但看到一个大的移动质点激发相干的“呼吸模式”在ULDM孤子。这些可能导致点质量的“石头跳跃”轨迹，这些轨迹不会均匀地朝向孤子的中心下沉，以及中心附近的随机运动。这些效应将增加SMBH-UDM相互作用和UDM宇宙中SMBH合并的复杂性。
2022-02-25 astro-ph.CO gr-qc
Explaining the formation of bulges with MOND
在冷暗物质（CDM）范式中，无论大小星系合并，或通过早期宇宙中的星团盘，在那里团块被动力学摩擦推向中心，都很容易形成凸起。此外，具有更圆盘状形态和运动学的伪凸起可以通过酒吧的长期演化形成得更慢，其中共振恒星被提升到平面外，呈花生/盒子形状。因此，在CDM宇宙学模拟中，很难找到一个无球星系，而它们在局部宇宙中却经常被观察到。另一种关于质量缺失问题的模型则呈现出不同的图景。在MOND（改进的牛顿动力学）中，星系合并的频率要低得多，因为没有暗物质晕减少了两个星系之间的动力学摩擦。此外，虽然星团星系导致CDM中快速的经典凸起形成，但在早期宇宙星系中与MOND的低效动力学摩擦阻止了团块在中心合并在一起形成球状体。这导致不太频繁和不太大的经典凸起。MOND中的条更频繁和更强，并且具有更恒定的模式速度，这显著地修改了伪凸起形态。假凸起的分数预计将占主导地位的MOND。
2015-01-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Corrective effect of many-body interactions in dynamical friction
动力学摩擦是天体物理中一个基本而重要的现象。Escherasekhar公式是一个众所周知的分析估计的效果。然而，目前的天体物理学家已经意识到，在某些情况下，由于公式中的几个近似和/或真实宇宙中复杂的非线性，该公式是不正确的。例如，已经表明，尽管在恒定密度下，Mr. rasekhar公式预测了阻力，但在核心密度分布（中心区域的恒定密度）中动态摩擦不起作用。在本文的前半部分，我讨论了多体相互作用在实际的动力学摩擦中也是重要的，虽然推导的Eschrasekhar公式是基于两体相互作用的假设，通过N体模拟。在模拟中，多体相互作用是由极少数场粒子与微扰器共同旋转引起的。然而，来自多体相互作用的贡献占实际动力学摩擦的不可忽略的部分。在后半部分，我讨论了为什么核心配置文件抑制动力学摩擦。一种可能的解释是，多体相互作用的校正效应驱动了微扰器的轨道运动。即使在浅尖点密度剖面中，通过这种校正效应停止动力学摩擦也是可行的，尽管浅尖点可能演变成恒定密度。
2011-05-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dynamical friction and scratches of orbiting satellite galaxies on host systems
我们研究扩展系统的动力学响应，主机，较小的系统，卫星，使用极高分辨率的N体模拟高达十亿个粒子围绕主机运行。这种情况对应于小合并，这是普遍存在的情况下，在宇宙中的层次结构的形成。根据Krasasekhar（1943年）的说法，卫星沿轨道产生密度尾流，尾流对卫星产生减速力，即动力摩擦。本研究提出了一个分析模型来预测主机的动态响应，反映在其密度分布，发现不仅传统的唤醒，但也镜像的过和欠密度集中在主机上。我们的控制N体模拟与高分辨率验证了分析模型的预测。我们将我们的分析模型应用于邻近相互作用星系对，银河系-大麦云系统和M31 - M33系统的预期动力学响应。
2016-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
What is the Halo Mass Function in a Fuzzy Dark Matter Cosmology?
模糊暗物质（FDM）或波动暗物质是一种替代理论，旨在解决标准冷暗物质提议所面临的宇宙主要物质组成部分的小尺度问题。它由质量为$\sim 10^{-22}$ eV的超轻轴子组成，通常具有几kpc的德布罗意波长，减轻了标准$Λ$ CDM范式所面临的一些明显的小尺度差异。在本文中，我们计算的模糊暗物质的晕质量函数使用sharp-k窗口函数，并将其与一个使用数值模拟计算，发现峰值质量约为$10^{10} {M_{\odot}}$的粒子质量为$2\times 10^{-22}$ eV。利用CLASH巡天观测到的高红移（$z\sim 10$）透镜星系，我们还将FDM粒子的质量限定为$\gtrapprox 2\times10^{-22}$ eV。
2021-12-06 astro-ph.CO
Short Review of the main achievements of the Scalar Field, Fuzzy, Ultralight, Wave, BEC Dark Matter model
本文从历史角度综述了标量场暗物质模型（包括模糊、BEC、波动、超轻、类轴子等）的核心成就与观测对比，指出该模型可能是解答宇宙暗物质本质的最终答案。
2023-11-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Effective Field Theory of Large Scale Structures of a Fuzzy Dark Matter Universe
本文利用大尺度结构有效场论和 Gadget-2 宇宙学模拟，测定不同质量模糊暗物质的声速，发现其略高于冷暗物质且低质量时偏离更大，表明 FDM 可在大尺度统计中留下可观测印记。
2024-01-23 astro-ph.CO hep-th
Global torques and stochasticity as the drivers of massive black hole pairing in the young Universe
激光干涉仪空间天线（LISA）将探测合并的大质量黑洞（MBH）双星的人口，直到结构形成的开始。在这里，我们模拟了银河系尺度的配对$\sim10^6 M_\odot$ MBH在一个典型的，非clusional主序星星系嵌入在宇宙学环境在$z = 7-6$。为了增加我们的统计样本，我们采用了一种策略，使我们能够同时遵循六个二级MBH的演变。我们发现，动态摩擦引起的扭矩的大小是显着小于大规模的，随机引力扭矩所产生的扰动和形态演变的星系盘，这表明标准的动力学摩擦处理是不够的，在高红移的现实星系。MBH的动力学演化是非常随机的，初始轨道相位的变化可以导致内旋的时间尺度完全不同。最值得注意的是，主星系中星系棒的发展要么通过将次级MBH拖到中心来显著加速内旋，要么通过将MBH分散在星系外围来最终阻止轨道衰变。后者发生得更少，这表明银河酒吧整体促进MBH内旋和二进制合并。轨道衰变时间可能比仅依靠动力学摩擦预测的时间短一个数量级。随机性和全球扭矩的重要作用，对早期宇宙中MBH聚结的速率有着至关重要的影响：在对即将到来的LISA天文台进行预测时，必须考虑到这两个因素。
2020-08-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
In-situ globular clusters in alternative dark matter Milky Way galaxies: a first approach to fuzzy and core-like dark matter theories
LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université, CNRS（拉格朗日天体物理实验室，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，巴黎西岱大学，塞吉-蓬图瓦兹大学，法国国家科学研究中心）
研究通过模拟分析原位球状星团在模糊暗物质银河系中的动力学，探讨不同暗物质模型对星团分布和性质的影响，发现暗物质质量影响星团形成特性，为未来欧几里得任务提供观测约束。
2026-02-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Subsonic accretion and dynamical friction for a black hole moving through a self-interacting scalar dark matter cloud
本研究针对在自相互作用标量暗物质云中运动的黑洞，分析其亚声速区域的吸积与动力学摩擦特性，通过大半径展开得到解析结果，明确了吸积率和动力学摩擦与无碰撞粒子、理想气体、模糊暗物质情形的定量差异。
2022-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Spherical collapse of fuzzy dark matter
模糊暗物质（FDM）可能是冷暗物质（CDM）的可行替代物。FDM由作为玻色-爱因斯坦凝聚体存在的超轻玻色子组成。由于FDM的质量非常低，这些玻色子的德布罗意波长为kpc量级，并且在这些尺度下表现出量子效应。因此，与CDM不同，FDM经历量子压力以及引力吸引。本文研究了球对称FDM超密度系统的引力坍缩。我们假设FDM的过密区域的幂律密度分布，并推导出在非相互作用极限下球壳的时间演化表达式，并用它推导出爱因斯坦-德西特宇宙中球壳中平均过密的表达式。此外，我们数值分析的情况下，相互作用的玻色子。最后，我们讨论了这种非相互作用FDM的过密区域的维里化，并导出了线性和全理论中的过密表达式。我们比较我们的结果与CDM的情况下得到的结果，并得出结论与结果的讨论。
2019-02-26 astro-ph.CO
Growth of Supermassive Black Hole Seeds in ETG Star-Forming Progenitors: Multiple Merging of Stellar Compact Remnants via Gaseous Dynamical Friction and Gravitational Wave Emission
提出了$z\gtrsim 1$上局域早型星系（ETGs）恒星形成祖星中超大质量黑洞（BH）种子生长的新机制。这设想的迁移和合并的恒星紧凑的残余物（中子星和恒星质量的黑洞）通过气体动力学摩擦向中央的高密度区域的星系。我们表明，在合理的假设和初始条件下，该过程可以建立中央BH质量的顺序$10^4-10^6\, M_\odot$在一些$10^7$年，因此有效地提供重种子之前，标准盘（类爱丁顿）吸积接管，成为进一步BH增长的主导过程。值得注意的是，当宇宙$\lesssim 0.8$ Gyr的年龄构成了一个苛刻的限制时，这种机制可能为$z\gtrsim 7$类星体宿主中数十亿太阳质量BH的积累提供一种解释，而不是超爱丁顿吸积速率;此外，本发明还在红移$z\sim 2-6$的更常见的ETG祖细胞中，即使在短时间内的中等爱丁顿比$\lesssim 0.3$下，恒星形成持续时间$\lesssim$ Gyr。最后，我们探讨了未来的地面和空间探测器，如爱因斯坦望远镜（ET）和激光干涉仪空间天线（LISA）通过引力波发射检测迁移的恒星残骸和积累的中央超大质量BH之间的合并事件的前景。
2020-02-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Testing the Prediction of Fuzzy Dark Matter Theory in the Milky Way Center
模糊暗物质模型（FDM，也称为量子波暗物质模型）认为，质量为$\sim10^{-22}{\;{\rm eV}}$的轻玻色子是宇宙中暗物质的可能候选者。FDM最重要的预言之一是在星系中心形成孤子核而不是密度尖点。如果FDM是暗物质的正确理论，那么预测的孤子核心可以帮助形成银河系中的中央分子带（CMZ）。我们提出了高分辨率的流体动力学模拟的气体流动模式，以限制基于现实的银河系潜力的孤子核心的属性。我们发现，一个致密的中心是需要形成一个合理的CMZ。CMZ的大小和运动学对银河系内部封闭的质量分布提供了相对较强的约束。如果不考虑孤立子核，一个紧凑的核隆起单独与径向变化的质光比可以匹配所观察到的CMZ的大小和运动学。一个质量为$\approx4.0\times10^8{\; {\rm M}_{\odot}}$、核半径为$\approx0.05{\;{\rm kpc}}$的孤子核模型，以及一个质量较小、质光比恒定的核凸起，也与目前的数据很好地吻合。这样一个FDM孤子核心对应于一个玻色子质量为$\sim2-7\times10^{-22}{\;{\rm eV}}$，这可能会进一步受到银河系中心质光比的改进测定的限制。
2020-01-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Thermal Friction as a Solution to the Hubble and Large-Scale Structure Tensions
本文提出热摩擦作用于早期宇宙标量场并转化为暗辐射的模型，结合CMB、BAO和超新星等数据分析发现，该机制在极高红移下能有效缓解哈勃与大尺度结构张力，但无法完全解决，且其偏好源于CMB数据与暗辐射在物质-辐射平等期附近注入的线性密度扰动不相容。
2023-06-26 astro-ph.CO hep-ph
Gravity Waves Seeded by Turbulence and Magnetic Fields From a First Order Phase Transition With Non-Renormalizable Electroweak Vacua
人们普遍认为，标准模型是一种低能有效的理论，它可能具有高维的不可重正化算子。这些新算符的存在可能导致宇宙演化的有趣动力学，包括新真空态的出现。如果今天的宇宙存在于一个假真空中，那么将有一个非零的概率通过隧道到达宇宙的真正真空状态。如果这种转变发生在宇宙的其他地方，真正真空的气泡将成核并向外膨胀。在早期宇宙的热的稠密等离子体中成核的气泡将感受到来自等离子体的摩擦，该摩擦对抗气泡的膨胀，直到气泡最终达到稳态膨胀。与气泡壁速度迅速接近光速的许多气泡形成场景不同，来自热原始等离子体的摩擦可以导致膨胀的气泡壁达到终极速度，而重力波可以以光速自由传播通过热稠密等离子体。分析了摩擦力对气泡碰撞产生的重力波频谱的影响。我们发现，相变在一个模型与$ϕ^6$和$ϕ^8$运营商，通过在早期宇宙的热等离子体爆炸收益是不可能的。在爆燃的情况下，重力波谱很小，可能需要像大爆炸观察者这样的后LISA实验，但原则上是可观察的。
2012-01-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axial Anomaly in Galaxies and the Dark Universe
受SU（2）$_{\rm CMB}$宇宙学模型$Λ$ CDM修正的启发，我们考虑了孤立的模糊暗物质块，它由超轻的轴子粒子组成，其质量由不同的SU（2）杨-米尔斯尺度和普朗克质量$M_P$引起。与SU（2）$_{\rm CMB}$相反，这些杨-米尔斯理论在宇宙历史的大部分时间里都处于限制阶段（零温度），并与粒子物理学的标准模型的三种轻子味相关联。随着宇宙的膨胀，轴子模糊暗物质包括一种三组分流体，当暗能量（一种全局轴子凝聚体）转化为暗物质时，这种流体会经历某些去渗透转变。我们提取最轻的轴子质量$m_{a,e}= 0.675\times 10^{-23}\,$ eV的动机良好的模型拟合观测到的旋转曲线在低表面亮度的星系（星系表）。由于孤立块的维里质量仅取决于$M_P$和相关的杨-米尔斯标度，因此e-块的性质预测了$μ$ -块和$τ$ -块的性质。因此，一个典型的电子团块维里质量$\sim 6.3\times 10^{10}\,M_\odot$表明，银河系中心的大质量致密天体，如银河系中的人马座A $^*$，是（合并的）$μ$ -和$τ$ -团块。此外，$τ$ -团块可能构成球状星团。SU（2）$_{\rm CMB}$总是热化的，它的轴子凝聚体从来没有脱附。如果轴向异常确实将轻子与暗物质联系起来，将CMB与暗能量联系起来，那么这将通过粒子物理学的一个牢固确立的特征揭开暗宇宙的神秘面纱。
2021-06-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion dark matter with thermal friction
在早期宇宙中，轴子场的宇宙学演化可能受到轴子与热化隐扇区耦合引起的热摩擦的显著影响。我们研究了这种热摩擦对轴子暗物质密度及其扰动的影响，当热摩擦超过哈勃摩擦时，直到轴子场开始围绕潜在的最小值振荡。我们表明，在存在相当大的热摩擦，可以有一个指数衰减阶段的轴子场之前的振荡阶段，在此期间的轴子能量密度有效地消散到隐藏的热浴。因此，先前排除的参数区域，由于过度封闭的遗迹轴子密度成为宇宙学上可行的热摩擦。特别是，一个比$μ$ eV轻得多的QCD轴子是可行的，而不需要调整初始失准角。我们还发现热摩擦可以通过多种方式影响轴子暗物质的密度扰动。例如，它可以减轻在暴胀前PQ破坏场景中轴子暗物质上的大尺度等曲率约束，这将使暴胀前轴子暗物质在宽范围的模型参数上与高尺度暴胀相容。在后暴胀PQ破缺的情况下，热摩擦也可以显著改变轴子弦的标度行为，从而改变所得轴子微团的典型尺寸。
2023-02-27 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological scalar fields and Big-Bang nucleosynthesis
暗物质和暗能量的性质构成了宇宙中能量的$95\%$以上，这仍然是宇宙学中一个尚未解决的重大问题。冷暗物质可以由超轻的标量场组成，它的质量项只与引力相互作用。用来解释最近宇宙加速膨胀的宇宙学常数可以很容易地用一个由势支配的标量场来代替。更一般地说，标量场在宇宙学中是普遍存在的：暴胀子、微扰子、模量、精粹、模糊暗物质、暗流体等都是一些例子。人们可能想知道是否所有这些标量场都是独立的。暗流体模型的目的是统一的精髓和模糊暗物质模型与一个独特的标量场。下一步是统一暗流体模型和暴胀理论。在非常早期的宇宙中，这样的标量场不受直接观测的强烈约束，但是大爆炸核合成对标量场模型的约束导致元素丰度的修改。在这次演讲中，我们将提出一个统一暗物质，暗能量和暴胀的标量场模型，并研究大爆炸核合成对原始标量场的约束。
2020-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Dynamical friction shear and rotation in Chaplygin cosmology
本文在广义 Chaplygin 气体宇宙的球形塌缩模型框架内，研究了动力学摩擦对密度扰动增长、有效声速、状态方程参数及宇宙膨胀率演化的影响，发现动力学摩擦显著延迟塌缩并比剪切和旋转更有效地抑制扰动增长，从而解决暗物质功率谱中的不稳定性问题。
2025-10-27 astro-ph.CO
After the Dark Ages
在回顾了宇宙学中的一些难题并简要回顾了弗里德曼-勒梅特宇宙之后，描述了一个简单的“黑暗区”统一模型。这个模型涉及一个标量场和一个赝标量轴子场，它们分别以"精粹“和"模糊”暗物质的形式产生暗能量。该模型的预测有关的宇宙的后期演化和可能的影响的问题，观察到的物质反物质不对称性的宇宙中勾勒。
2022-05-24 astro-ph.CO math-ph math.MP
A weak lensing perspective on nonlinear structure formation with fuzzy dark matter
本文结合高阶微扰理论与N体模拟，从弱引力透镜角度评估FDM与CDM的非线性结构差异及可区分性。
2023-09-28 astro-ph.CO
Collisionless damping of the gravitational instability in fuzzy dark matter: spectral shape and quantum-to-thermal crossover
Institute for Advanced Academic Research, Chiba University（千叶大学先进学术研究学院）；Center for Computational Sciences, University of Tsukuba（筑波大学计算科学中心）；Department of Physics, The University of Tokyo（东京大学物理学系）
在模糊暗物质宇宙背景下，从维格纳输运方程出发，用朗道方法推导动力学色散关系，通过量子与热的无量纲比α揭示频谱形状转变及量子到热的交叉，为约束参数和研究星系结构相变提供理论基础。
2026-07-07 astro-ph.CO physics.plasm-ph
Cosmological Constraints on Thermal Friction of Axion Dark Matter
本研究提出轴子暗物质热摩擦注入暗辐射的模型，结合多类宇宙学观测数据约束，发现其可部分缓解大尺度结构张力，对哈勃张力缓解作用可忽略，加入Lyman-α数据后约束结果略有优化。
2024-05-16 astro-ph.CO
On the Cosmic Web Elongation in Fuzzy Dark Matter Cosmologies: Effects on Density Profiles, Shapes and Alignments of Halos
模糊暗物质（FDM）方案近年来受到越来越多的关注，这是由于香草λ冷暗物质（$Λ$ CDM）宇宙学模型的小尺度挑战以及缺乏任何候选粒子的实验证据。在这项研究中，我们使用宇宙学$N$体模拟研究高红移暗物质晕和它们的响应小尺度上的原始密度扰动的FDM类功率谱截止。我们研究晕的密度分布，形状和排列在FDM类宇宙学（后两个第一次），通过提供拟合和量化偏离$Λ$ CDM作为粒子质量$m$的函数。与$Λ$ CDM相比，FDM样晕的浓度较低，在$m$依赖性晕质量处达到峰值，因此打破了$Λ$ CDM中密度分布的近似普遍性。在$Λ$ CDM的$N$ -体模拟中，中间到主要和次要到主要形状参数曲线随椭球半径单调增加。在类FDM宇宙学中，单调性被打破，晕在维里半径周围比$Λ$ CDM对应物更长，而在靠近中心的地方更短。最后，内在的对齐相关性，源于变形的初始球形坍缩晕在周围的重力潮汐场，成为更强的减少$m$。在$z\sim 4$中，我们发现$m=10^{-22}$ eV模型和$Λ$ CDM中各向同性线性排列幅度$D_{\text{iso}}$之间的分数差异具有$6.4 σ$显著性。在高$z$宇宙中，这种类似于FDM的印记在维里化晕的内部性质上是非常明显的。
2023-01-19 astro-ph.CO
Recoiling Supermassive Black Hole Escape Velocities from Dark Matter Halos
我们模拟反冲黑洞轨迹从$z=20$ $z=0$在暗物质晕，量化参数的选择如何影响逃逸速度。这些选择包括动力学摩擦的强度，恒星和气体的存在，宇宙的加速膨胀（哈勃加速），宿主晕吸积和运动，以及种子黑洞质量。$Λ$ CDM晕吸积增加逃逸速度高达0.6德克斯和显着缩短返回的时间尺度相比，非吸积的情况下。其他参数改变轨道阻尼率，但对逃逸速度有次要影响;动态摩擦在晕逃逸速度是弱的，即使是极端的参数值。本文给出了黑洞逃逸速度与宿主晕质量和红移的函数关系式。最后，我们讨论了这些发现如何影响黑洞质量大会以及最低恒星和晕质量保留超大质量黑洞。
2018-07-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
New Bounds on Fuzzy Dark Matter from Galaxy-Galaxy Strong-Lensing Observations
本研究结合孤子模糊暗物质（FDM）与NFW轮廓的混合模型，利用星系强引力透镜观测数据，发现粒子质量低于$10^{-24}\\,\mathrm{eV}$的FDM若占总暗物质比例超过10%则无法解释观测，从而关闭了该质量窗口。
2024-07-31 astro-ph.CO
The frequency of very young galaxies in the local Universe: I. A test for galaxy formation and cosmological models
在本地宇宙中，非常年轻的星系（VYG）的存在争议，这些星系在过去1 Gyr中形成了至少一半的恒星质量。我们预测的VYGs的中心星系作为星系恒星质量的函数之间的现今分数。为此，我们适用于高质量分辨率蒙特卡罗晕合并树（MCHMTs）的星系形成，其中恒星晕质量（质量增长率）的比例是晕质量和红移的函数的三（一）分析模型。星系的合并被推迟，直到轨道衰减的动力学摩擦。与恒星爆发与晕合并，我们的模型预测通常百分之一的VYG的星系质量为$10^{10}$ M $_\odot$，迅速下降，在更高的质量，VYG通常与最近的主要合并的晕。没有这些恒星爆发，两个模型的VYG分数减少了1或2德克斯在低或中等恒星质量，VYG很少与重大晕合并。相比之下，Henriques等人的最先进的半分析模型（SAM）在中等质量下仅产生0.01%的VYG。最后，Menci等人在MCMHT上运行的SAM与温暖的暗物质宇宙学相比，在质量低于$10^8$ M $_\odot$的情况下，产生的VYG比在冷暗物质下运行时多10倍。这些VYG分数的范围很广，说明了VYG在约束星系形成和宇宙学模型方面的有用性。
2018-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Uncertainty-Aware Neural Networks for Fuzzy Dark Matter Model Selection from \texorpdfstring{$x_{\rm HI}$}{x_HI} Measurements
Department of Physics Shahid Beheshti University（沙希德·贝赫什提大学物理系）
本文提出利用考虑不确定性的神经网络，通过21厘米模拟和观测数据，确定模糊暗物质模型的最佳参数。
2025-09-06 astro-ph.CO
Cosmic Web Dissection in Fuzzy Dark Matter Cosmologies
本文利用NEXUS+分析类FDM的N体模拟，量化节点、纤维、壁和空洞的统计差异，提出以过密度PDF约束FDM。
2023-08-16 astro-ph.CO
The influence of the environmental history on quenching star formation in a $Λ$CDM universe
我们提出了一个详细的分析环境的影响和淬火恒星的形成在中央和卫星星系在本地宇宙的环境历史。我们利用公开可用的星系目录从应用星系形成模型的千年模拟。除了晕质量，我们考虑了各种固定尺度下星系的局部密度。将我们的模型预测与观测数据（SDSS）进行比较，我们证明了模型在几个方面未能再现所观察到的静止星系分数的密度依赖性：对于大多数探索的恒星质量范围和密度，模型无法再现观察到的类似行为的中心和卫星，它们稍微低估了中心的静止分数，并显着高估了卫星。我们表明，在模型中，静态的中央星系的密度依赖性是由一小部分的“后溅”的中心，已在过去的卫星（因此遭受环境过程）。转向卫星星系，其静态分数的密度依赖性反映了一个特定质量的母晕内的轨道运行所花费的时间的依赖性，强烈相关的晕质量和距离晕中心。与观测估计的比较表明，相对较长的气体消耗时间尺度约为5 Gyr的低质量卫星星系。猝灭时间尺度随卫星恒星质量的增加而减小。总的来说，要改进目前使用的星系形成模型，就必须改变内部过程（恒星形成和反馈）和环境过程（例如，使它们依赖于动力学摩擦时间尺度，防止气体重新吸积到后溅星系上）的模型。
2014-09-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Nearest neighbour analysis as a new probe for fuzzy dark matter
本文提出将最近邻分析作为新统计工具，通过对比FDM、CDM及重子模拟，发现FDM大尺度结构存在显著差异，验证了该方法探测模糊暗物质的有效性。
2024-07-28 astro-ph.CO hep-ph
Decay of Ultralight Axion Condensates
轴子粒子可以形成宏观凝聚体，其大小可以是银河系规模的模型与非常小的轴子质量$m\sim10^{-22}$ eV，有时被称为模糊暗物质。由于轴子的自相互作用耦合很弱，许多对这些凝聚体的分析都是在无相互作用极限下进行的。我们在这里调查如何某些结果的变化时，包括这些相互作用，发现一个减少的最大质量和修改的质量半径关系。此外，这些凝聚体通常不稳定，通过数量变化的相互作用而衰变。我们分析了星系大小的轴子状粒子凝聚体的稳定性，并绘制了作为结合能参数的函数的稳定配置的参数空间。我们发现模糊暗物质凝聚体的大小有一个很强的下限，这种凝聚体是稳定的，可以衰变，其寿命比宇宙的年龄还要长。
2018-02-20 astro-ph.CO hep-ph
Mapping the inhomogeneous Universe with Standard Sirens: Degeneracy between inhomogeneity and modified gravity theories
探测引力波和伴随的电磁波已被认为是未来宇宙学和引力理论的一个探索方向。在本文中，我们提出了考虑到在结构形成的数值模拟中预测的物质分布的不均匀性的源的光度距离的计算。此外，我们表明，不均匀性导致的物质聚集可以模仿某些类的修改后的引力理论，或其他影响，阻尼GW振幅，偏差大于$δν\sim \mathcal{O}(0.1)\ (99\%\ \rm{C.L.})$的额外摩擦项$ν$，从零开始，将是必要的区分它们。对于这些，我们假设模拟GWs源，与已知的红移，基于二进制人口合成模型，红移之间的$z=0$和$z=5$。我们表明，未来的GW探测器，如爱因斯坦望远镜或宇宙探测器，将需要强约束的非均匀性参数和打破之间的简并修改的重力效应和物质各向异性测量$ν$在$5 \%$和$1 \%$水平与$100$和$350$事件分别。
2021-03-03 astro-ph.CO
A preliminary study about gravitational wave radiation and cosmic heat death
我们研究了引力波（GW）在宇宙热寂中的作用。由于GW的发射，在很长的时间内，宇宙中的动力系统遭受持久的机械能耗散，演化到宇宙的静止和死亡状态。利用N体模拟，我们采用一个简单而有代表性的方案来计算由于GW发射的能量损失。对于当前质量为$\sim10^{12}-10^{15} M_\odot$的暗物质系统，我们估计它们的GW发射时间尺度为$\sim10^{19}-10^{25}$年。这个时间尺度比宇宙中任何重子过程都要大得多，但仍然比霍金辐射短$\sim10^{80}$倍。我们强调指出，由于动力学混沌、晕的四极矩、角动量损失、动力学摩擦、中心黑洞吸积、暗物质衰变或湮灭、暗能量性质以及宇宙未来演化等诸多未知因素的影响，我们的分析可能是无效的。
2021-05-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Dark Matter: a Review (the April Fool Edition)
在过去的几十年里，关于暗物质的存在和性质的证据不断积累。根据候选粒子的不同，暗物质可以呈现出几种宇宙学定义的模型之一：热暗物质、冷暗物质、暖暗物质、自相互作用暗物质和模糊暗物质。在本文中，我回顾了这些模型的相关性和地位，是否有可能为一个以上的这些模型，每个构成的暗物质的一部分，并讨论了确定这些模型中的任何一个是否可以成功地描述我们自己的宇宙的属性和演化的前景。
2020-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Axions in the Early Universe with a Period of Increasing Temperature
研究非标准宇宙学历史下通过失配机制产生轴子暗物质，发现温度上升期可恢复哈勃摩擦并重置振荡，使所需轴子质量大幅降低，可通过未来实验探测大爆炸核合成前的宇宙历史。
2023-04-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Analytic approach to the motion of cosmological phase transition fronts
我们考虑宇宙一级相变中平面相变前沿的运动。我们发现稳定状态的壁面速度作为摩擦系数的函数，并考虑到不同的流体动力学模式的传播的apricical参数。我们利用薄壁近似和袋状态方程得到了速度的解析近似。我们比较我们的结果的数值计算和讨论的有效性的近似范围。我们分析了定态解的结构。对于给定的一组参数，即使在丢弃非物理参数之后，也可能存在多个解决方案。我们将讨论这些将实现在相变作为固定的壁速度。最后，我们讨论了在超相对论速度下摩擦的饱和性和逃逸解的存在性。
2012-08-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Environmental dependence of bulge-dominated galaxy sizes in hierarchical models of galaxy formation. Comparison with the local Universe
我们比较了星系形成的最先进的半解析模型，以及先进的次晕丰度匹配模型与SDSS在z < 0.3的早期类型星系的大样本。我们的注意力集中在中央星系的中等大小的主机晕质量的依赖。这些数据并没有显示出任何差异的早期型星系的结构特性与环境，在固定的恒星质量。在这项工作中考虑的所有层次模型，而不是倾向于预测一个中度到强烈的环境依赖性，与中位值大小增加了约1.5-3的因素时，从低到高质量的主机晕。从表面上看，与数据的差异非常显著，特别是在集群规模上，对于log Mhalo > 14的晕。与（相关的）观测误差的卷积减少了一些紧张。尽管观测的不确定性，数据往往不赞成分层模型的特点是相关的贡献盘不稳定性形成的球状体，强大的气体耗散（主要）合并，短的动态摩擦时标，和非常短的淬火时标在坠落的卫星。我们还讨论了各种额外的相关问题，如斜率和散射的本地大小恒星质量的关系，气体在本地早型星系的分数，和卫星星系的一般预测。
2014-01-10 astro-ph.CO
The formation of the first cosmic structures and the physics of the z~20 Universe
我们在LCDM范式下进行了一套宇宙学模拟，模拟了宇宙中第一个结构在天体物理再加热和再电离（15<~z<200）之前的形成。这是第一次模拟初始化的方式，自我一贯占的影响，压力的增长速度的模式，气体中的温度波动，和暗物质重子超音速差。即使有了这些改进，这些仍然是准确模拟的困难时期，因为冷星系际气体的牛仔裤长度必须得到解决，同时还要捕获宇宙的代表性样本。我们的模拟支持了最近的研究发现，即暗物质-重子速度差对气体在第一个恒星形成的微晕（质量约为10^6 Msun）上的吸积有着惊人的巨大影响。事实上，晕气体通常在这种晕的下风处，密度较低，这延迟了宇宙中大多数地方第一颗恒星的形成。我们还表明，动力学摩擦在微分速度的非线性演化中起着重要的作用，在过密气体中迅速消除这种速度差，并在整个宇宙中产生视觉上明显的弓形激波和马赫锥。我们使用模拟与GADGET和恩佐宇宙学代码来测试这些结论的鲁棒性。我们发现，气体和暗物质粒子之间的GADGET粒子耦合可以导致虚假的增长，模仿非线性增长的物质功率谱。在配套文件中，我们使用这里提出的模拟作出详细的估计的影响的暗物质-重子速度差的红移21厘米辐射。本研究中使用的初始条件生成器CICsASS可以公开下载。
2012-09-10 astro-ph.CO
Chameleons in the Early Universe: Kicks, Rebounds, and Particle Production
变色龙引力是一种标量-张量理论，它包含了标量场和物质场之间的非最小耦合，但在太阳系中模仿了广义相对论。标量自由度隐藏在高密度环境中，因为变色龙标量的有效质量取决于应力-能量张量的迹线。在早期宇宙中，当物质应力-能量张量的迹线接近于零时，变色龙非常轻，哈勃摩擦阻止它达到其有效势的最小值。然而，每当一种粒子变得非相对论性时，应力-能量张量的迹线就暂时非零，变色龙就开始滚动。我们表明，这些“踢”的变色龙领域的变色龙引力的灾难性后果。反冲作用给变色龙的速度足够大，以至于变色龙的质量在滑过其势能最小值时迅速变化。这种非绝热演化通过量子粒子的产生产生极高的能量扰动来粉碎变色龙场。如果变色龙与物质的耦合比引力稍强，则激发模式具有跨普朗克动量。动量超过1 e7 GeV的模式的生产只能避免小耦合和微调的初始条件。这些量子效应也显着改变的背景演变的变色龙领域，我们开发新的分析和数值技术来处理量子粒子生产的制度强耗散。这一分析表明，变色龙引力不能被视为大爆炸核合成时的经典场论，并对变色龙引力作为广义相对论的替代方案的可行性提出了质疑。
2014-06-02 astro-ph.CO
The environmental history of group and cluster galaxies in a LambdaCDM Universe
我们使用公开可用的星系合并树，获得应用半解析技术的大型高分辨率宇宙学模拟，研究组和星系团的环境历史。我们的研究结果突出了一个内在的历史偏见的存在，这使得先天与后天（以及质量与环境）的辩论本质上是病态的。特别是，我们表明：（i）幸存的大质量卫星比质量较小的卫星更晚地从更大质量的晕中吸积;（ii）在晕组装过程中，星系人口的混合是不完全的，这使得星系成为卫星的时间与其目前距离母晕中心之间存在相关性。最弱的趋势被发现的最大的卫星，由于有效的动力摩擦和大规模的晕晚形成时间。大部分质量最大的星系团/星系团成员作为中央星系被吸积到最终晕的主要祖先上，而大约一半的低质量和中等质量的星系被吸积为卫星星系。因此，大部分星系团和星系团（特别是那些低恒星质量的星系）都被“预处理”成质量约为10^13 Msun的星系团的卫星星系。为了量化层次结构增长对所观察到的环境趋势的相关性，我们考虑了被动星系分数的观测估计，以及它们作为晕质量和星团中心距离的函数的变化。与我们的理论预测相比，需要相对较长的时间（~5-7 Gyr）来抑制集团和集群卫星中的恒星形成。[删节]
2012-03-23 astro-ph.CO
Binary Collisions of Dark Matter Blobs
本研究提出一种不依赖特定模型的暗物质双体并合机制，解释了大质量暗物质结构的形成与并合过程，给出并合率的估算方法，提出可通过引力和电磁信号探测这类并合，且其可能是高频引力波的独特来源，同时排除了与现有观测矛盾的暗天体。
2022-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Detecting dark matter oscillations with gravitational waveforms
研究双星系统周围标量暗物质振荡对引力波相位的影响，发现仅对极轻暗物质（<10^-21 eV）且密度极高时才能被LISA和DECIGO探测，否则可忽略。
2025-04-28 astro-ph.CO gr-qc
