通过 Rees-Sciama 效应与弱透镜的交叉相关探测中微子质量

宇宙学在决定中微子质量因而也决定其质量层级方面起着基础作用，因为大质量中微子在变为非相对论性后，在背景和扰动层面都对宇宙总物质密度有贡献。在非相对论性转变之后，涨落在尺度 $k\gg k_{fs}$ 上被抹平。因此，总物质中缺失的涨落印迹于大尺度结构之上，例如在尺度 $k\gg k_{fs}$ 处物质功率谱的抑制 $\Delta P/P\approx -8f_{\nu}$。本文中，我们不是考虑在中微子存在下已被充分理解的线性扰动理论，而是提出利用 Rees-Sciama 效应与弱透镜之间的交叉相关来探测中微子质量。在小尺度上，密度对比度比背景尺度因子增长更快 $\delta\sim a$，这使得 $\Phi' \propto \mathcal{H}\delta d\ln (\delta/a)/d\ln a$ 发生符号翻转，而这仅发生在非线性区域。我们表明，在假设浅层和深层弱透镜巡天的情况下，Rees-Sciama 效应与弱透镜之间交叉功率谱中的翻转尺度依赖于中微子质量。我们的分析显示深层巡天具有更大的信噪比 $S/N\sim 160$。最后，我们使用 Fisher 信息矩阵来预测对中微子质量的限制。