Quantum fluctuations masquerade as haloes: bounds on ultra-light dark matter from quadruply imaged quasars
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Ultra-light dark matter (ULDM) refers to a class of theories, including ultra-light axions, in which particles with mass $m_{\psi } \lt 10^{-20}\, \rm {eV}$ comprise a significant fraction of the dark matter. A galactic scale de Broglie wavelength distinguishes these theories from cold dark matter (CDM), suppressing the overall abundance of structure on sub-galactic scales, and producing wave-like interference phenomena in the density profiles of haloes. With the aim of constraining the particle mass, we analyse the flux ratios in a sample of 11 quadruple-image strong gravitational lenses. We account for the suppression of the halo mass function and concentration–mass relation predicted by ULDM theories, and the wave-like fluctuations in the host halo density profile, calibrating the model for the wave interference against numerical simulations of galactic-scale haloes. We show that the granular structure of halo density profiles, in particular, the amplitude of the fluctuations, significantly impacts image flux ratios, and therefore inferences on the particle mass derived from these data. We infer relative likelihoods of CDM to ULDM of 8:1, 7:1, 6:1, and 4:1 for particle masses $\log _{10}(m_\psi /\rm {eV})\in [-22.5,-22.25], [-22.25,-22.0],[-22.0,-21.75], [-21.75,-21.5]$, respectively. Repeating the analysis and omitting fluctuations associated with the wave interference effects, we obtain relative likelihoods of CDM to ULDM with a particle mass in the same ranges of 98:1, 48:1, 26:1, and 18:1, highlighting the significant perturbation to image flux ratios associated with the fluctuations. Nevertheless, our results disfavour the lightest particle masses with $m_{\psi } \lt 10^{-21.5}\, \rm {eV}$, adding to mounting pressure on ultra-light axions as a viable dark matter candidate.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».