利用 LiteBIRD 和 CMB-S4 探究宇宙微波背景辐射大尺度特征的起源

在普朗克卫星之后的多项任务正在开发中，将提供宇宙微波背景辐射（CMB）各向异性的高精度测量。特别是，E 模的测量将几乎达到宇宙方差的极限，考虑到 E 模传递函数的锐度，这可能使得在 CMB 数据中探测到与标准模型的偏离成为可能。我们研究了 upcoming 任务审视那些旨在解释 WMAP 和普朗克温度谱中观测到的大尺度异常模型的能力。为此，我们考虑了四个在大尺度上修改 CMB 角功率谱的基准模型：产生抑制、凹陷和放大效应的原初标量功率谱模型，以及超出 ΛCDM 的暗能量模型。我们的分析表明，来自 LiteBIRD 的大尺度测量将能够区分预测在这些尺度上修改角谱的各种原初和晚期模型。此外，如果这些偏离标准宇宙学模型的特征被确定为系统性而非反映真实宇宙模型，未来的实验可能将这些特征作为统计涨落予以排除。我们还表明，CMB-S4 的额外测量可以通过探测这些模型在更小尺度（l>100）上预测的关联信号来施加更强的约束。我们分析的一个附带结果是，最近提出的「暗维度」情景——其特征为大尺度功率放大——受到当前数据的强烈约束，将偏离标准模型的尺度推至不可观测的范围。总体而言，我们的结果表明未来的 CMB 测量可以为当前 CMB 数据中存在的大尺度异常提供有价值的见解。