利用高分辨率 CMB 透镜测量小尺度物质功率谱
宇宙学与河外天体物理
2019-01-16 v2 高能物理 - 唯象学
摘要
我们提出了一种利用宇宙微波背景（CMB）引力透镜的高分辨率测量来测量小尺度物质功率谱的方法。为了确定当今的小尺度结构是否在 10 千秒差距以下尺度（对应于 M < 10^9 M_sun）受到抑制，需要探测高达 L ~ 35,000 的 CMB 透镜模式，这要求 CMB 实验具有约 20 角秒或更好的分辨率。我们表明，一项覆盖 4000 平方度天空、在 18 角秒分辨率下具有 0.5 uK-arcmin 仪器灵敏度的 CMB 巡天，能够以约 4-sigma 的显著性区分冷暗物质与替代方案（例如 1 keV 暖暗物质或 10^(-22) eV 模糊暗物质）。具有相同分辨率且噪声为 0.1 uK-arcmin 的巡天能够以优于 20-sigma 的显著性区分冷暗物质与这些替代方案；如此高显著性的测量也可能允许人们区分由重子效应或暗物质粒子性质引起的功率抑制，因为两者对透镜功率谱形状的影响不同。在这一小尺度范围内，CMB 温度图比偏振图产生更高的信噪比；因此，需要仔细考虑系统效应，例如来自河外天体物理前景的效应。然而，这些系统性的担忧很可能可以通过已知技术加以缓解。因此，下一代 CMB 透镜可能提供一种测量小尺度物质功率谱的稳健且强大的方法。
引用
@article{arxiv.1710.03747,
title = {Measuring the Small-Scale Matter Power Spectrum with High-Resolution CMB Lensing},
author = {Ho Nam Nguyen and Neelima Sehgal and Mathew Madhavacheril},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.03747},
year = {2019}
}
备注
14 pages, 10 figures; version matches that accepted by PRD; expanded systematics section