大质量自旋粒子产生的星系三点关联函数

大质量自旋粒子若在暴胀期间存在,会导致原初扰动具有 distinctive 的三点关联函数,其形状与幅度取决于这些额外粒子的质量与自旋。该信号进而在星系的统计分布中留下印记;特别地,表现为非零的星系三点关联函数,可用于探测这些粒子的质量与自旋。本文首次给出由大质量自旋粒子产生的、适用于一般三角形构型的三点关联函数理论模板。随后我们进行 Fisher 矩阵预测,以评估两台下一代光谱星系巡天 EUCLID 与 DESI 对这些额外粒子所致原初非高斯性的约束能力。我们采用树级微扰理论对星系三点关联函数建模,计入红移空间畸变与 Alcock-Paczynski 效应,并在对所有相关偏倚与宇宙学参数边缘化的情况下预测原初非高斯性参数的约束。结果表明,对于自旋为 2、3、4 的大质量粒子,这些巡天有望对幅度大于 $f_{\rm NL}\approx 1$ 的任何原初非高斯性敏感。有趣的是,若此类非高斯性以该水平存在,这些巡天将能把自旋粒子的质量推断至数十个百分点的精度。若被探测到,这将为暴胀期间宇宙的粒子组成提供一扇非常清晰的窗口。