重子反馈对基于透镜化CMB功率谱的基础物理学的偏倚

即将开展的小尺度原初宇宙微波背景(CMB)温度与偏振功率谱($TT$/$TE$/$EE$)测量有望对新物理学给出变革性的约束，包括早期宇宙中相对论性物种的有效数目($N_{\rm eff}$)。然而，在多极矩$\ell \gtrsim 3000$处，原初CMB功率谱受到引力透镜的显著贡献。虽然这些模式仍携带原初信息，但其理论建模需要了解CMB透镜收敛功率谱$C_L^{\kappa\kappa}$，包括在受非线性引力演化与重子反馈过程影响的小尺度上。因此，高-$\ell$原初CMB对这些晚期非线性效应敏感。在此，我们表明，对$C_L^{\kappa\kappa}$建模的不准确会对由即将开展的Simons天文台和CMB-S4实验测得的原初CMB功率谱推断出的宇宙学参数产生出乎意料的大偏倚。对于CMB-S4，在$\Lambda$CDM拟合中$H_0$的偏倚可达$1.6\sigma$，在$\Lambda$CDM+$N_{\rm eff}$拟合中$N_{\rm eff}$的偏倚可达$1.2\sigma$。我们表明，这些偏倚可通过显式丢弃所有$\ell>3000$的$TT$数据，或通过对描述重子反馈过程的参数边缘化来减轻，二者均以误差棒略增大为代价。我们还讨论了一种基于CMB $T$与$E$模图去透镜化的替代性数据驱动缓解策略。最后，我们表明，对即将到来数据的分析将要求Einstein-Boltzmann代码以比当前标准高得多的数值精度设置运行，以避免因理论预测不准确导致的类似或更大的参数偏倚。