Dispu$\tau$able：低光学深度的高昂代价

最新的热力学宇宙学（BAO）测量来自暗能量光谱仪（DESI）与宇宙微波背景（CMB）在解释 $\Lambda$CDM 模型时存在轻微偏差（$2.2\sigma$）。在分析这些数据时使用扩展宇宙学模型，这种不一致表现为对亚最小 neutrino 质量或演化暗能源的约 $3\sigma$ 偏好。人们已经知道，通过抑制结构增长，亚最小 neutrino 质量的偏好可以被增加 reionization 的光学深度 $\tau$ 来缓解。我们指出，由于 CMB 推断的 $\tau$ 与物质比例呈负相关，更大的光学深度也能类似地解决几何约束的偏好。足以解决 neutrino 质量张力的光学深度（$\tau\sim0.09$）将偏好从约 $3\sigma$ 降至约 $1.5\sigma$，并将 CMB 推断的 $n_s$ 和 $H_0$ 提升至 $0.968\pm0.004$ 和 $67.94\pm0.44$ km/s/Mpc。相反，在 $\Lambda$CDM 模型下，DESI BAO、高 $\ell$ CMB 和 CMB 引力透镜数据的组合结果为 $\tau = 0.090 \pm 0.012$，这与 Planck 低 $\ell$ 极化数据相符时呈现约 $3-5\sigma$ 的偏差。几乎所有当前的 CMB 分析——包括最新的 WMAP+ACT 和 SPT 结果——都采用了 Planck 对 $\tau$ 的测量值：因此，大尺度 Planck 极化数据的系统误差将作为“单点失效”影响大多数包含 CMB 数据的现代宇宙学分析。尽管在大尺度 Planck 数据中暂无系统误差证据，$\tau$ 仍是 $\Lambda$CDM 参数中约束最不严格的，距离其宇宙方差极限仍较远。这进一步强化了未来大型 CMB 实验以及直接探测 reionization 时代的必要性。