PICO:暴胀与宇宙起源探测者

暴胀与宇宙起源探测者(Probe of Inflation and Cosmic Origins, PICO)是一台成像偏振计,将在 21 至 799 GHz 之间的 21 个频带对天空扫描 5 年。它将产出全天空强度与偏振巡天,在所需规格下最终合并图噪声水平为 0.87 $\mu$K arcmin,相当于 3300 次 Planck 任务;按我们当前最佳估计噪声水平为 0.61 $\mu$K arcmin(6400 次 Planck 任务)。PICO 将通过探测张量标量比达到 $r=5\times 10^{-4}~(5\sigma)$ 来确定暴胀的能量尺度,否则将以超过 $5\sigma$ 排除势中特征尺度为 Planck 尺度的所有暴胀模型。结合 LSST 的数据,它可排除所有慢滚暴胀模型。PICO 将以 $>4\sigma$ 探测中微子质量之和,以 $\Delta N_{\rm eff}<0.06~(2\sigma)$ 约束轻粒子物种有效数目,并通过以宇宙方差限制的误差测量再电离光学深度、以及以亚百分精度约束线性涨落振幅 $\sigma_{8}(z)$ 的演化,来阐明影响宇宙结构演化的过程。将 PICO 的热 Sunyaev-Zeldovich 效应图与 LSST 的星系金样本交叉相关,将精确示踪热压强随 $z$ 的演化。PICO 的银河系图将用于确定星系尘埃的组成以及磁场在恒星形成效率中的作用。凭借 21 幅无法以任何其他方式获得的全天空强度与偏振遗留图,该任务将丰富天体物理学的诸多领域。PICO 是唯一具备灵敏度、角分辨率、频带及系统误差控制组合的单平台仪器,能够交付这一引人注目、及时且广博的科学。