大尺度上的再电离 II：通过宇宙微波背景的互相关探测斑块状再电离

我们研究了斑块状再电离对宇宙微波背景（CMB）温度的影响。各向异性的光深 $\tau(\theta)$ 会改变小尺度（$l > 2000$）上的 TT 功率谱。我们利用物质密度场与再电离红移场之间的相关性，构建了 $\tau(\theta)$ 的全天图。斑块状再电离将 CMB 功率从大尺度转移到小尺度，导致大角尺度与小角尺度之间产生非零的互相关。我们表明，斑块状 $\tau$ 相关器对我们图中看到的小均方根值 $\tau_{\rm rms} \sim 0.003$ 非常敏感。我们包含了其他次级各向异性，如 CMB 透镜效应、动力学和热 Sunyaev-Zel'dovich 项，以及红外和点源背景，并表明斑块状再电离可能在低频通道（约 90 GHz）中被探测到，特别是对于延展的再电离历史。如果可以通过多频率分析最小化频率依赖的次级效应，我们表明即使是微小的斑块度也能以高显著性被探测到。在这种情况下，我们表明即使平均光深 $\langle\tau\rangle$ 相同，具有不同 $\tau_{\rm rms}$ 值的模型也是可区分的。因此，斑块状 $\tau$ 相关器提供了互补于从偏振和动力学 Sunyaev-Zel'dovich 功率谱中可能获得的信息。