Galaxy UV-luminosity function and reionization constraints on axion dark matter
Notice bibliographique
Résumé
If the dark matter (DM) were composed of axions, then structure formation in the Universe would be suppressed below the axion Jeans scale. Using an analytic model for the halo mass function of a mixed DM model with axions and cold dark matter, combined with the abundance-matching technique, we construct the UV-luminosity function. Axions suppress high-z galaxy formation and the UV-luminosity function is truncated at a faintest limiting magnitude. From the UV-luminosity function, we predict the reionization history of the universe and find that axion DM causes reionization to occur at lower redshift. We search for evidence of axions using the Hubble Ultra Deep Field UV-luminosity function in the redshift range z = 6–10, and the optical depth to reionization, τ, as measured from cosmic microwave background polarization. All probes we consider consistently exclude ma ≲ 10−23 eV from contributing more than half of the DM, with our strongest constraint ruling this model out at more than 8σ significance. In conservative models of reionization a dominant component of DM with ma = 10−22 eV is in 3σ tension with the measured value of τ, putting pressure on an axion solution to the cusp-core problem. Tension is reduced to 2σ for the axion contributing only half of the DM. A future measurement of the UV-luminosity function in the range z = 10–13 by JWST would provide further evidence for or against ma = 10−22 eV. Probing still higher masses of ma = 10−21 eV will be possible using future measurements of the kinetic Sunyaev–Zel'dovich effect by Advanced ACTPol to constrain the time and duration of reionization.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».