用运动学 Sunyaev-Zel'dovich 效应约束重子丰度：基于 Planck、WMAP 与 unWISE 的投影场探测

运动学 Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）效应——宇宙微波背景（CMB）光子与非零视线速度自由电子散射所产生的多普勒增强——是探测宇宙中重子分布的极佳手段。本文中，我们测量由 \emph{unWISE} 星表中红外选星系示踪的电离气体的 kSZ 效应。我们采用“投影场”kSZ 估计量，其不需要星系光谱红移。为抑制与星系相关的非 kSZ 前景信号（如尘埃辐射与热 SZ），该估计量需要洁净的 CMB 图，我们从 \emph{Planck} 与 \emph{WMAP} 数据获得。利用一种结合不同前景洁净 CMB 图以最大化信噪比的“非对称”估计量，我们测量了 \emph{unWISE} 星系星表三个子样本的 kSZ$^2$-星系交叉功率谱，这些子样本峰值平均红移分别为 $z \approx$ 0.6、1.1 与 1.5，平均晕质量 $\sim 1$-$5\times 10^{13}$ $h^{-1} M_{\odot}$，总计包含超 5 亿星系。在对 CMB 透镜贡献边际化后，我们测得三个子样本的 kSZ 信号幅度 $A_{\rm kSZ^2} = 0.42 \pm 0.31(stat.) \pm 0.14(sys.)$、$5.02 \pm 1.01(stat.) \pm 0.47(sys.)$ 与 $8.23 \pm 3.23(stat.) \pm 1.60(sys.)$，其中 $A_{\rm kSZ^2} = 1$ 对应我们的基准模型。合并 kSZ 探测信噪比 $>$ 5。我们讨论了与 $z \approx 1.1$ 样本相关的 kSZ 信号超出的可能解释，并表明 CMB 图中的前景污染极不可能是原因。我们的测量清晰表明，在低红移大尺度上并无重子缺失。