深度小天空 CMB 实验对原初引力波的探测能力
宇宙学与河外天体物理
2011-08-11 v1
摘要
我们利用贝叶斯估计方法，在直接的 T-Q-U CMB 偏振图上，预测张标功率比 r 的误差，从而预测原初引力波的探测能力，作为天空覆盖范围 fsky 的函数。该方法将二次像素-像素空间滤波为截断天空下探测 r 所需的最优组合，相比先线性分离为 E、B 和混合模并忽略后者的方法，提供了更多的信息。在当前计算能力下，对于适合探测 r 的典型分辨率，所需的大矩阵求逆既精确又快速。我们探讨了两类实验。一类以长时间气球实验（如 Spider）为动机，在给定观测时间内像素噪声正比于 √fsky，但也适用于地面阵列实验。我们发现，忽略系统效应和前景，一个具有 Spider 级噪声、覆盖 fsky ~0.02-0.2 的实验，可以给出 2σ_r ~0.014（约 95% CL）的约束，若加入与 L 相关的前景残差，约束将升至 0.02。我们将其与 Planck 类固定仪器噪声随 fsky 变化的情况进行对比，后者在星系掩模下（fsky = 0.75）给出 2σ_r ~0.015，加入前景残差后升至 ~0.05。以相对于 2003 年首个仅基于 WMAP1 CMB 约束的（边缘化）一维 r 香农熵作为品质因数，2010 年 WMAP7+ACT（2011 年 WMAP7+SPT）数据给出 -1.7（-1.9）比特，Spider（加 Planck）的预测为 -6 比特，后 Planck 卫星可达 -11 比特，而理想宇宙方差极限实验可达 -13 比特。我们由此确认了当前利用气球和地面实验深度探测覆盖 fsky 最小误差谷区的小块天区以探测 r 的策略是明智的。
引用
@article{arxiv.1108.2043,
title = {Primordial Gravitational Wave Detectability with Deep Small-Sky CMB Experiments},
author = {Marzieh Farhang and J. Richard Bond and Olivier Doré and C. Barth Netterfield},
journal= {arXiv preprint arXiv:1108.2043},
year = {2011}
}
备注
21 pages, 12 figures, submitted to ApJ