Simulaciones cosmológicas de partículas en celdas con materia oscura de axiones ultraligera

Estudiamos la formación de estructuras cosmológicas con materia oscura de axiones ultraligera, o ``materia oscura difusa'' (FDM), utilizando un esquema de malla de partículas para tener en cuenta la presión cuántica que surge en la formulación de Madelung de las ecuaciones de Schrödinger-Poisson. Se demuestran la conservación de energía a nivel subporcentual y un comportamiento lineal correcto. Mientras el código genera los mismos perfiles núcleo-halo que las simulaciones directas de la ecuación de Schrödinger, no reproduce los patrones de interferencia detallados. En simulaciones cosmológicas con condiciones iniciales de FDM, encontramos una diferencia relativa máxima de O (10%) en el espectro de potencia cerca de la longitud de Jeans cuántica en comparación con el uso de un código N-cuerpo estándar con condiciones iniciales idénticas. Esto demuestra que el efecto de la presión cuántica durante la formación de estructuras no lineales no puede ser ignorado para restricciones de precisión en un componente de materia oscura que consista en axiones ultraligeros.