利用未来 CMB 巡天的热 Sunyaev-Zeldovich 选源星系团约束星系团维里化机制与宇宙学

我们预测了未来宇宙微波背景（CMB）实验通过热 Sunyaev-Zeldovich（tSZ）信号可探测到的星系团数目，主要包括 CMB-S4 实验的大面积巡天，以及 CMB-S4 较小的去透镜巡天和拟议中的 CMB-HD 实验。我们预言 CMB-S4 的大面积巡天（$f_{\rm sky}$ = 50%）将探测到 75,000 个星系团，其深场巡天（$f_{\rm sky}$ = 3%）将探测到 14,000 个星系团。其中约 1350 个星系团位于 $z \ge 2$，这一区间难以由光学或 X 射线巡天探测。我们假设 CMB-HD 将巡天与 S4-Wide 相同的天区，并发现 CMB-HD 探测到的总数将比 CMB-S4 多 3 倍，而 $z \ge 2$ 的星系团数量多一个数量级。这些结果包含了星系与河外前景以及大气和仪器噪声。利用 CMB 星系团透镜效应标定星系团 tSZ-质量标度关系，我们将星系团计数与原初 CMB 结合，获得了标准模型两参数扩展（$\Lambda CDM+\sum m_{\nu}+w_{0}$）的宇宙学约束。除将 $\sigma(w_{0})$ 约束到 $\lesssim 1\%$ 外，我们发现两次巡天均可实现约 $2.5-4.5\sigma$ 的 $\sum m_{\nu}$ 探测，显著加强了仅用 CMB 的约束。我们还通过建模星系团维里化 ${\rm v}(z)$ 研究了星系团内介质的演化，发现 CMB-S4 可给出紧约束，而 CMB-HD 可进一步改善 3-4 倍。分箱星系团计数、Fisher 矩阵及其他相关产物可从 https://github.com/sriniraghunathan/tSZ_cluster_forecasts 下载。