观测到的各向同性宇宙双折射角的一种新解及其对各向异性对应部分的启示——基于玻尔兹曼方法
宇宙学与河外天体物理
2024-11-18 v5
摘要
宇宙双折射（CB）是一种现象，其中宇宙微波背景（CMB）辐射的偏振在穿越空间时由于光子与类轴子场的耦合而发生旋转。我们寻找一种能够解释普朗克公共数据发布第4版（PR4）所得结果的解，该结果提供了CB角α=(0.30±0.11)°的探测迹象。除了文献中已有的、需要类轴子场在复合时期具有不可忽略的时间演化的解之外，我们发现了参数空间中的一个新区域，该区域允许此类场在同一时期具有近乎恒定的时间演化。后者强化了使用常用关系的可能性，即通过CB角的三角函数将观测到的CMB谱与未旋转的谱联系起来。然而，如果产生各向同性双折射的均匀轴子场在物质主导时期几乎不随时间变化，这并不自动意味着相关联的非均匀扰动也同样成立。为此，我们在本文中提出了该现象的完整广义玻尔兹曼处理，据我们所知，这是首次能够处理各向异性宇宙双折射（ACB）的时间演化。我们运用此方法提供ACB的预测，特别是针对在各向同性情形新解中找到的最佳拟合参数集。如果后者是正确的模型，我们预期ACB谱的自相关量级为(10^{-15}÷10^{-32}) deg^2，与CMB T场和E场的互相关量级为(10^{-7}÷10^{-17}) μK·deg，具体取决于角尺度。
引用
@article{arxiv.2401.07079,
title = {A New Solution for the Observed Isotropic Cosmic Birefringence Angle and its Implications for the Anisotropic Counterpart through a Boltzmann Approach},
author = {Alessandro Greco and Nicola Bartolo and Alessandro Gruppuso},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.07079},
year = {2024}
}
备注
20 pages, 5 figures. It matches the published version