原初曲率功率谱的观测约束
宇宙学与河外天体物理
2018-01-24 v2 高能天体物理现象
广义相对论与量子宇宙学
高能物理 - 唯象学
高能物理 - 理论
摘要
CMB 观测提供了大尺度上原初功率谱的精确测量，对应于波数 10−3 Mpc−1 < k < 0.1 Mpc−1 [1-8]。 luminous red galaxies 和 galaxy clusters 探测重叠尺度上的物质功率谱（0.02 Mpc−1 < k < 0.7 Mpc−1 [9-18]），而 Lyman-alpha forest 达到稍小的尺度（0.3 Mpc−1 < k < 3Mpc^{-1};[19]）。这些观测表明，原初功率谱几乎是标度不变的，振幅接近2 \times 10^{-9}[5,20−25]。它们也强烈支持Inflation，并促使我们获得在更小尺度上对原初曲率功率谱的约束，进而对Inflation进行约束。利用CMB谱畸变（SD）以及对超致密微晕（UCMHs）和原初黑洞（PBHs）的限制，可以获得高达k < 10^5Mpc^{-1}的限制，甚至在灵敏度较低的情况下可高达k < 10^{19}- 10^{23}Mpc^{-1}。在本文中，我们重新审视并收集了关于PBHs和UCMHs的所有已知约束。我们表明，除非使用SD，否则PBHs对原初曲率扰动给出的约束非常宽松。UCMHs在合理的k范围内（3 < k < 10^6Mpc^{-1}）提供了丰富的信息，并对曲率谱设定了显著的上限。我们回顾了UCMHs上更严格约束可能意味着对作为PBHs的暗物质比例施加极强限制的条件。不满足这些条件将导致UCMHs的过量产生，这与观测不一致。因此，我们几乎可以排除UCMHs重叠尺度内的PBHs。我们考虑了来自\gamma$ 射线、中微子、再电离、脉冲星计时和 SD 等实验的 UCMHs 约束。我们表明，无论 DM 的形式如何，它们都得出可比的结果。
引用
@article{arxiv.1705.09924,
title = {Observational Constraints on the Primordial Curvature Power Spectrum},
author = {Razieh Emami and George Smoot},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.09924},
year = {2018}
}
备注
35 pages, 12 figures, Pulsar Timing constraints updated