用大尺度结构的三谱约束有效中微子物种数

中微子等相对论性与自由流动粒子在大尺度结构（LSS）中留下印记，为有效中微子物种数 $N_{\rm eff}$ 提供了探测手段。本文中，我们利用 Fisher 形式体系，针对当前与未来星系红移巡天，从重子声学振荡（BAO）中提取信息，预报由 LSS 的三谱（B）给出的 $N_{\rm eff}$ 约束。在树层级对星系三谱建模，我们发现将三谱约束加入当前 Planck 的 CMB 约束，可依据巡天不同将 Planck 仅有的 $N_{\rm eff}$ 约束改善约 10%--40%。相较于文献中已探讨的 Planck + 功率谱（P）约束，采用 Planck+P+B 可进一步改善约 5%--30%。除仅用 BAO 波纹外，我们也探索使用包含波纹与宽带信息的全部信息（后者面临系统误差挑战），通常得到更好结果。最后，我们利用三谱中 BAO 的干涉特征选取关于 $N_{\rm eff}$ 信息量最大的三角形子集。这可在保留大部分信息的同时降低计算成本，并规避直接将当前适用于功率谱的波纹提取算法用于三谱的一些缺陷。总之，我们的研究证实，在下一代 CMB 实验如 CMB-Stage 4 之前，借助星系巡天可显著改进当前 Planck 对 $N_{\rm eff}$ 的约束。