Eine Simulation der LY alpha Absorptionswälder in linearer Approximation kühler dunkler Materie und Modelle für kühle plus warme dunkle Materie

Ziel dieses Papiers ist es, einige populäre Modelle der dunklen Materie mittels des Lyα-Waldes in QSO-Spektren zu testen. Jüngste Beobachtungen der Größe und Geschwindigkeit von Lyα-Waldwolken haben gezeigt, dass die Lyα-Absorption wahrscheinlich nicht durch kollabierte Objekte gegeben ist, sondern vielmehr durch prä-kollabierte Regionen im baryonischen Dichtefeld. Daher könnte eine Beschreibung in linearer Approximation wertvolle Informationen liefern. Wir haben eine Technik entwickelt, um den Lyα-Wald als Absorption solcher prä-kollabierten Regionen unter einem Regime der linearen Approximation zu simulieren. Die simulierten Lyα-Wälder im Standardmodell der kühlen dunklen Materie (SCDM), im Modell der kühlen plus warmen dunklen Materie (CHDM) und im Modell der niederdichten flachen kühlen dunklen Materie (LCDM) wurden mit Beobachtungsmerkmalen wie (1) der Anzahlendichte der Lyα-Linien und deren Abhängigkeiten von Rotverschiebung und äquivalenter Breite, (2) der Verteilung der äquivalenten Breiten und deren Abhängigkeit von der Rotverschiebung, (3) der Clustering und (4) dem Gunn-Peterson-Effekt konfrontiert. Wir stellen fest, dass das "Standard"-CHDM-Modell, d.h. 60% kühle dunkle Materie, 30% warme dunkle Materie und 10% Baryonen, den Lyα-Wald-Test nicht besteht, wahrscheinlich weil es Strukturen zu spät bildet und eher dazu neigt, Strukturen im großen Maßstab zu bilden, anstatt kleine Objekte wie Lyα-Wolken. Innerhalb eines angemessenen Bereichs von Jv, der UV-Hintergrundstrahlung bei hoher Rotverschiebung, und δth, der Schwelle für den Beginn des gravitativen Kollapses der baryonischen Materie, ist das LCDM-Modell mit den Beobachtungsdaten in allen vier oben genannten Aspekten konsistent. Das SCDM-Modell kann ebenfalls mit den Beobachtungen übereinstimmen, erfordert jedoch einen kleineren Jv-Wert und eine höhere δth. Dies deutet darauf hin, dass es entscheidend für den Erfolg des SCDM-Modells wäre, ob ein wesentlicher Teil der Lyα-Waldlinien in den Halos kollabierter Objekte liegt.