宇宙微波背景的轴子诱导斑块屏蔽

在分布于非线性大尺度结构（LSS）内部的磁化等离子体存在的情况下，宇宙微波背景（CMB）光子可以发生共振转换为轴子。这一过程导致了轴子诱导的斑块屏蔽：具有特征性非黑体频率依赖性的次级温度和各向异性极化，它们与沿我们过去光锥分布的LSS强相关。我们在晕模型内计算了轴子诱导的斑块屏蔽对包含CMB各向异性和LSS示踪物的两点和三点关联函数的贡献。我们利用这些结果预测了现有和未来巡天对轴子质量在$2\times 10^{-13}$ eV至$3\times 10^{-12}$ eV之间的光子-轴子耦合的灵敏度，其中结合了来自Planck数据的仪器噪声和前景贡献的经验估计，以及仅在角尺度上可由未来数据集获取的建模贡献。我们证明，使用Planck和unWISE星系目录的分析将与现有最灵敏的天体物理轴子搜索互补，探测低至$3\times 10^{-12} \, {\rm GeV}^{-1}$的耦合，而来自未来巡天（如CMB-S4）的观测可以将这一探测范围再扩大近一个数量级。