Planck 尘埃偏振功率谱与强超声速湍流相一致

宇宙微波背景（CMB）的偏振蕴含丰富信息，但受到来自银河系星际介质（ISM）前景发射的遮蔽。为了揭示底层湍流 ISM 与前景功率谱之间的关系，我们模拟了一组受驱动的、磁化的 ISM 湍流模型，通过声速马赫数 $\mathcal{M_S}$ 和磁（Alfvén）马赫数 $\mathcal{M_A}$ 改变流体性质。我们测量了密度（$\rho$）、速度（$v$）、磁场（$H$）、总投影强度（$T$）、偶宇称偏振（$E$）和奇宇称偏振（$B$）的功率谱。我们发现所有六个量的谱斜率均随 $\mathcal{M_S}$ 的增加而增大。大多数量的谱斜率随 $\mathcal{M_A}$ 的增加而增大，而磁场功率谱则随 $M_A$ 变陡。通过将 $E$ 和 $B$ 的谱斜率与 Planck 卫星的测量结果进行比较，我们推断出 ISM 的 $\mathcal{M_S}$ 和 $\mathcal{M_A}$ 的典型值。随着流体速度增加，当 $\mathcal{M_S}> 4$ 时，BB 功率与 EE 功率的比值增加并趋近于 Planck 观测到的约 0.5 的常数值，且与磁场强度无关。我们还检查了投影量之间的相关系数，发现在 $\mathcal{M_S}$ 和 $\mathcal{M_A}$ 的适当组合下，$r^{\rm{TE}}\approx 0.3$，与 Planck 的结果一致。最后，我们考虑了宇称破坏相关 $r^{\rm{TB}}$ 和 $r^{\rm{EB}}$。