宇宙热化问题的格林函数 II：光子注入效应与约束

宇宙微波背景（CMB）的能谱为约束原初宇宙中的标准与非标准物理提供了强有力的工具。先前的研究主要强调由早期能量释放事件产生的谱畸变（mu、y 和 r 型）；然而，若干过程也会导致大量光子产生，这需要不同的处理。在此，我们对 CMB 波段中不同能量光子注入所引起的畸变演化进行了首次详细研究。我们提供了详细的分析与数值计算，阐明了相关畸变信号的丰富现象学。我们表明，在极高和极低频率下的光子注入产生的畸变与纯能量释放产生的畸变相似。在 mu 纪元（z>3x10^5），可根据添加的光子能量与数量的平衡形成正或负化学势。在较低红移处（z<3x10^5），关于光子注入过程（即注入时间与能量）的部分信息仍可被恢复，此时畸变处于部分康普顿化状态。我们简要讨论了当前和未来对含光子产生情形的约束。我们还主张，可能需要对具有光子注入的不同情形进行更详细的计算，以评估在哪些区间内它们可与纯能量释放过程区分开。