寻找扭曲：通过弱透镜-kSZ交叉相关探测宇宙学引力磁效应
宇宙学与河外天体物理
2022-01-26 v2
摘要
广义相对论预言物质的转动动量通量会通过矢量引力磁（拖曳参考系）场扭曲时空，该效应在宇宙学中尚未被探测到。这一矢量场引发了额外的引力透镜效应；同时，动量场源动了动力学Sunyaev-Zel'dovich (kSZ)效应。这两种效应的共同起源使我们能够通过它们的交叉相关来探测引力磁信号。本文中，我们探索了在ΛCDM中通过弱透镜收敛场与印有kSZ信号的CMB温度图交叉相关来探测引力磁场的可能性。该方法使我们能提取引力磁效应，因为弱透镜收敛场的标准牛顿贡献κ_Φ与kSZ效应的交叉相关预期为零。我们利用一套大体积牛顿N体模拟和小体积高分辨率广义相对论对应模拟研究了交叉相关。我们表明，模拟分辨率不足会在κ_Φ与kSZ间引入显著的伪相关。从高分辨率模拟中，我们发现若仅考虑宇宙方差，对于透镜源红移z_s=0.83，kSZ-引力磁收敛场的累积信噪比(SNR)在ℓ≃5000 (10^4)处可接近15 (30)。我们对下一代透镜巡天如Euclid和LSST，以及CMB实验如Simons Observatory和CMB-S4进行了预测，发现对于z_s=1.4，累积SNR在ℓ≃5000 (10^4)处可超过5 (9)，表明若若干前景污染可被去除，宇宙学引力磁效应可被探测到。
引用
@article{arxiv.2109.02632,
title = {Looking for a twist: probing the cosmological gravitomagnetic effect via weak lensing-kSZ cross correlations},
author = {Cristian Barrera-Hinojosa and Baojiu Li and Yan-Chuan Cai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.02632},
year = {2022}
}
备注
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