利用 CMB 巡天寻找暴胀证据与星系磁场起源

星系中观测到的 $\mu$G 量级磁场起源未知。一个有前景的设想是，暴胀期间生成的、在 Mpc 尺度上大于 0.1 nG 的磁场，在结构形成过程中被绝热压缩至星系中的 $\mu$G 强度。因此，在复合后不久探测到 Mpc 尺度上高于 0.1 nG 的尺度不变原初磁场（PMF），将表明星系磁场具有暴胀起源。这也将提供暴胀发生的有力证据，因为唯有暴胀机制才能在 Mpc 尺度上生成如此强且尺度不变的磁场。相反，若将尺度不变 PMF 强度约束到低于 0.1 nG，则意味着暴胀情景并非主要起源，因为如此弱的 PMF 无法通过绝热压缩充分放大以产生我们今天观测到的星系场强度。我们发现，未来 CMB 巡天对各向异性双折射的测量将能把对 Mpc 尺度暴胀 PMF 的灵敏度提高一个数量级，特别是 CMB-HD 将在 95% 置信水平下将上限降至 0.072 nG，低于排除纯暴胀起源所需的 0.1 nG 临界阈值。如果暴胀 PMF 存在，我们发现 CMB-HD 巡天将能以约 $3\sigma$ 或更高的显著性探测到它们，从而为暴胀本身提供证据。