高红移 kSZ 测量与星系调查的能力

kSZ 效应已在 $z<1$ 时测检测到，并通过多种技术和数据集实现。正在进行或即将推出的光谱星系 surveys 如 DESI 和 PFS 将将把检测推向 $z>1$，因此可映射高红移的质子分布。这种检测可通过 kSZ 堆叠和断层 tomography 两种方法实现。虽然两种方法在理论上等效，但在探测的物理和尺度以及所需数据集方面存在显著差异。以 PFS 和 ACT 的组合为例，我们构建了 kSZ 和星系的 mock 数据，量化 kSZ 检测信噪比 (S/N)，并在两种方法之间进行比较。我们将 PFS 星系分为三个红移区间：$0.6 < z < 1.0$、$1.0 < z < 1.6$ 和 $1.6 < z < 2.4$。对于断层方法，我们发现较高红移区间的 S/N 更高，分别为 32 和 28，而第一个红移区间的 S/N 为 8。这归因于不仅红移升高导致电子密度增加，还因为更大的 survey 体积以及较低的非线性，促进了高红移处的速度重构。因此，PFS survey 测量高红移 kSZ 效应的能力相对于其他低红移光谱 surveys 具有显著优势。kSZ 堆叠的 S/N 主要取决于另一个光度 survey 可获得的簇/群数量。但总体而言，其 S/N 低于 kSZ 断层方法。预计纳入下一代 CMB surveys 如 CMB-S4，后者具有显著降低的器件噪声和改进的角分辨率，将显著提升断层检测（提升一个数量级）和堆叠检测（提升五个数量级）。这种未来高 S/N 检测有望不仅提供对总体质子丰度的精确约束，还能为质子分布提供新的洞见。