结合星系透镜与极化 Sunyaev-Zel'dovich 效应的新颖宇宙学检验
宇宙学与河外天体物理
2022-10-19 v2 天体物理仪器与方法
广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 实验
高能物理 - 理论
摘要
极化 Sunyaev-Zel'dovich（pSZ）效应源于 CMB 光子与遥远自由电子的 Thomson 散射，提供了对可观测宇宙中 CMB 四极矩的新颖观测。星系剪切测量星系的形状畸变，同时探测其局部环境与中间物质分布。两种观测量都对宇宙学模型给出有趣的限制；本文探讨：从它们的结合中能学到什么？pSZ-剪切交叉功率谱测量剪切-星系-偏振双谱，并包含来自（1）Sachs-Wolfe（SW）效应、（2）积分 Sachs-Wolfe（ISW）效应以及（3）暴胀引力波的贡献。由于贡献 pSZ 信号的模式不限于地球过去光锥，低红移交叉功率谱可通过 ISW 效应提供对暗能量的新颖限制，而 SW 信号在不同时间但相近位置耦合标量模式，这提供了对宇宙均匀时间演化的独特探针。我们给出了剪切、星系与 pSZ 自功率谱及交叉功率谱所有主要贡献的表达式，并通过 Fisher 预测评估其可探测性。尽管具有显著的理论效用，交叉功率谱的探测仍具挑战性：将 CMB-S4 与 Rubin 结合可对 ISW 贡献给出 1.6σ 探测，对于涉及 CMB-HD 与更高星系样本密度的未来实验可提升至 5.2σ。对于宇称偶（宇称奇）张量，我们预测 CMB-S4 与 Rubin 的 1σ 限制为 σ(r)=0.9（0.2），更未来的装置则为 0.3（0.06）。虽然这显著优于单独星系剪切的限制（且对系统误差较不敏感），但不太可能具备竞争力，不过可作为有用的交叉检验。
引用
@article{arxiv.2206.07054,
title = {Novel Cosmological Tests from Combining Galaxy Lensing and the Polarized Sunyaev-Zel'dovich Effect},
author = {Oliver H. E. Philcox and Matthew C. Johnson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.07054},
year = {2022}
}
备注
15+5 pages, accepted by Phys. Rev. D. Code available at https://github.com/oliverphilcox/pSZ-cross-Shear