Collaborative Research: Constraining Fuzzy Dark Matter with Cosmological Simulations

合作研究:用宇宙学模拟约束模糊暗物质

基本信息

  • 批准号:
    2108962
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 28.51万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research team will carry out an extensive theoretical and computational investigation into the nature of dark matter. Using computer simulations to understand galaxy formation within this Fuzzy Dark Matter (FDM) model, they will predict observational signatures and large-scale statistics, and constrain the value for the mass of the FDM particle. This will allow FDM to be verified, constrained, or excluded with existing or new observations. This study directly affects other research, including the design of next-generation experiments searching for direct evidence of a possible dark matter particle. The work will connect women and under-represented minority students to mentorship and research projects, helping to develop a diverse, globally competitive STEM workforce, and provide curricular tools to high school teachers, to engage a large audience of potential STEM students. FDM is a physically motivated model that could solve the small-scale astrophysical challenges faced by the prevailing cold dark matter interpretation. It predicts many small-scale effects that might be observable. This project will dramatically improve our theoretical understanding of the nonlinear behavior of ultra-light scalar fields in the Universe. Because analytic theory does not capture all the important physical processes, these state-of-the-art numerical simulations will establish new ways for observations to constrain the FDM model. They will probe the small-scale dynamics of dark matter, distinguish between models, and possibly establish the nature of dark matter. The work will generate open-source tools and products which can be used to interpret observations of high-redshift galaxies or the astrometry of Milky Way stars.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该研究团队将对暗物质的性质进行广泛的理论和计算调查。使用计算机模拟来了解模糊暗物质(FDM)模型中的星系形成,他们将预测观察性特征和大规模统计,并限制FDM粒子质量的值。这将允许使用现有或新观察结果对FDM进行验证,约束或排除。这项研究直接影响了其他研究,包括设计下一代实验,以寻找可能的暗物质粒子的直接证据。这项工作将把妇女和代表性不足的少数族裔学生与指导和研究项目联系起来,帮助发展多样化的全球竞争性STEM劳动力,并为高中教师提供课程工具,以吸引大量潜在的STEM学生的受众。 FDM是一个有力动机的模型,可以解决盛行的冷暗物质解释所面临的小规模天体物理挑战。它预测了许多可能可观察到的小规模效应。该项目将显着提高我们对宇宙中超光标量字段非线性行为的理论理解。由于分析理论并未捕获所有重要的物理过程,因此这些最先进的数值模拟将为观察限制FDM模型建立新的方法。他们将探测暗物质的小规模动态,区分模型,并可能建立暗物质的性质。这项工作将生成开源工具和产品,可用于解释高红移星系的观察或银河系明星的天文标准。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛影响的评估标准来通过评估来进行评估的。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
On the Probability of the Extremely Lensed z = 6.2 Earendel Source Being a Population III Star
关于极端透镜 z = 6.2 埃伦德尔源成为 III 星族恒星的概率
  • DOI:
    10.3847/2041-8213/ac7f9a
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Schauer, Anna T.;Bromm, Volker;Drory, Niv;Boylan-Kolchin, Michael
  • 通讯作者:
    Boylan-Kolchin, Michael
On the cosmic web elongation in fuzzy dark matter cosmologies: Effects on density profiles, shapes, and alignments of haloes
模糊暗物质宇宙学中的宇宙网伸长:对密度分布、形状和晕排列的影响
  • DOI:
    10.1093/mnras/stac3766
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Dome, Tibor;Fialkov, Anastasia;Mocz, Philip;Schäfer, Björn Malte;Boylan-Kolchin, Michael;Vogelsberger, Mark
  • 通讯作者:
    Vogelsberger, Mark
Shapes of Milky-Way-mass galaxies with self-interacting dark matter
具有自相互作用暗物质的银河系质量星系的形状
  • DOI:
    10.1093/mnras/stac2069
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Vargya, Drona;Sanderson, Robyn;Sameie, Omid;Boylan-Kolchin, Michael;Hopkins, Philip F.;Wetzel, Andrew;Graus, Andrew
  • 通讯作者:
    Graus, Andrew
The Hubble Space Telescope Survey of M31 Satellite Galaxies. I. RR Lyrae–based Distances and Refined 3D Geometric Structure
哈勃太空望远镜对 M31 卫星星系的巡天。
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/ac91cb
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Savino, Alessandro;Weisz, Daniel R.;Skillman, Evan D.;Dolphin, Andrew;Kallivayalil, Nitya;Wetzel, Andrew;Anderson, Jay;Besla, Gurtina;Boylan-Kolchin, Michael;Bullock, James S.
  • 通讯作者:
    Bullock, James S.
Extinguishing the FIRE: environmental quenching of satellite galaxies around Milky Way-mass hosts in simulations
灭火:模拟中银河系质量宿主周围卫星星系的环境淬灭
  • DOI:
    10.1093/mnras/stac1706
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Samuel, Jenna;Wetzel, Andrew;Santistevan, Isaiah;Tollerud, Erik;Moreno, Jorge;Boylan-Kolchin, Michael;Bailin, Jeremy;Pardasani, Bhavya
  • 通讯作者:
    Pardasani, Bhavya
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Michael Boylan-Kolchin其他文献

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