基于功率谱的 Planck 对补偿等曲率扰动的约束及 LiteBIRD 和 CORE 空间任务预测

补偿等曲率扰动(CIP)中重子与冷暗物质扰动相互抵消，不会导致总物质等曲率扰动。因此，在重子密度对比 $\Delta$ 的线性阶，CIP 无法被 CMB 功率谱探测到。在二阶，CIP 以类似于透镜的方式平滑功率谱，导致 CIP 方差 $\Delta^2_{rms}=<\Delta^2>$ 与透镜参数 $A_L$ 之间的简并。我们表明 CMB 透镜数据打破了这一简并。对 LCDM+CIP(+$A_L$) 模型的嵌套采样，结合 Planck 2015 温度、偏振和透镜数据，在 68% 置信水平下给出 $\Delta^2_{rms}=0.0069\pm0.0030$。非零值在 2.3$\sigma$ 水平被偏好。与绝热 LCDM 模型相比，$\Delta^2_{rms}=0.007$ 的 CIP 使最佳拟合 $\chi^2$ 改善了 3.6。相反，尽管温度数据偏好 $A_L=1.22$，但允许 $A_L\ne1$ 并未改善联合拟合，因为透镜数据不支持 $A_L\ne1$。事实上，CIP 提供了一个简单模型的罕见例子，它可以通过同时良好拟合高多极温度与透镜数据以及偏振数据，来减小 Planck 透镜异常。最后，我们推导了未来卫星任务（提交给 JAXA 的 LiteBIRD 提案和提交给 ESA M5 征集的 CORE 探索宇宙起源提案）的预测。由于其粗糙的角分辨率，LiteBIRD 无法改进对 CIP 或 $A_L$ 的约束，但 CORE-M5 接近宇宙方差极限，并将 CIP 约束改进到 68% (95%) 置信水平下的 $\Delta^2_{rms}<0.0006\ (0.0014)$，比当前基于三谱的上限好 9 倍，比从模拟 Planck 数据获得的约束好 6 倍。此外，CORE-M5 将精细区分 CIP 与 $A_L$。无论是否允许 CIP，透镜参数的不确定性都将是 $\sigma(A_L)=0.012$。