基于 FIRAS 的 y 型失真新约束：成分分离方法的鲁棒性分析

宇宙微波背景（CMB）能谱中的平均康克-雅各布夫失真 $\langle y \rangle$ 提供了在 $z \lesssim 5\times10^{4}$ 时期对宇宙能量注入的约束信息。这一效应主要来自热 Sunyaev-Zeldovich 效应——CMB 光子在坍缩暗物质星系系中的自由电子上上散射。本工作及其伴随论文[1]对归档的 COBE/FIRAS 数据进行重新分析以约束 $\langle y \rangle$。我们采用两种分析方法：(i) 拟合天体平均强度谱（频率单体）；(ii) 对每个像素的天体谱进行拟合。分别获得基线上限 $\langle y \rangle < 31\times 10^{-6}$ 和 $\langle y \rangle < 8.3\times 10^{-6}$（均为 $95\%$ 置信水平）。我们首次详细比较这两种方法在模拟天空与实际数据上的表现。研究表明，通过像素级拟合处理前景的空间变异性，可比频率单体方法将 $\langle y \rangle$ 约束提升约 $3-5$ 倍。我们指出，频率单体结果与基于天体平均信号的 Fisher 预测技术相吻合，这些预测技术曾用于展望未来光谱失真实验。我们的结果表明，未来光谱失真实验的科学探索范围可通过更优化的成分分离方法提升数倍，其中像素级方法即为实现此目标的可靠方法之一。我们在论文[1]中讨论了基于像素级方法获得的 $\langle y \rangle$ 改进约束的意义。