宇宙双折射的涨落及其对 CMB B 模偏振的影响

由宇宙标量场与宇宙微波背景（CMB）光子通过 Chern-Simons 项耦合引起的宇宙双折射，可以旋转光子的偏振面，并混合 CMB 的 E 模和 B 模偏振。由动力学标量场引起的旋转角可分为各向同性背景部分和各向异性涨落部分。背景部分的影响已在先前的工作（Zhao & Li, arXiv:1402.4324）中进行了研究。在本文中，我们重点关注旋转角各向异性的影响。我们首先假设宇宙标量场是无质量的（与其他工作一致），发现旋转谱可能相当大，从而可能被潜在的 CMB 观测所探测到。然而，如果将该标量场认定为精质场（quintessence field），通过首次详细讨论熵扰动模式和绝热扰动模式，我们发现旋转角的各向异性总是太小而无法被探测到。此外，作为本文的主要目标，我们研究了旋转后的偏振功率谱对原初引力波探测的影响。我们发现，旋转后的 B 模偏振可能相当大，并与引力波产生的 B 模偏振相当。这构成了 CMB 中原初引力波探测的一种新污染。特别是，我们还提出了一种重构并减去旋转后 B 模偏振的方法，通过该方法，对于引力波探测而言，残差变得可忽略不计。