原初磁场所致小尺度 CMB 各向异性

早期宇宙产生的原初磁场（PMFs）被认为是大尺度宇宙磁场的起源。由于电磁力和引力相互作用，PMFs 被认为会在宇宙微波背景（CMB）各向异性上留下印记。在本文中，我们研究 PMFs 如何影响小于 CMB 光子平均自由程尺度上的 CMB 各向异性。我们求解带有 PMFs 所致洛伦兹力的重子欧拉方程，并表明 PMFs 的矢量型扰动在 Silk 尺度以下即 $\ell>3000$ 诱导了 CMB 各向异性。基于我们的计算，我们利用 Planck 和南极望远镜（SPT）联合获得的 CMB 温度各向异性对 PMFs 给出约束。我们发现 SPT 2017 在 $\ell \lesssim 8000$ 的波段功率的高分辨率温度各向异性倾向于具有小尺度依赖性的 PMF 模型。结果，Planck 和 SPT 的联合分析对 PMF 谱指数给出约束 $n_B<-1.14$（95% 置信水平（C.L.）），这比仅 Planck 的约束 $n_B<-0.28$ 更严格。我们表明，在共动 1 Mpc 尺度上归一化的 PMF 强度也被紧密约束为 $B_{1\mathrm{Mpc}}<1.5$ nG（Planck 和 SPT，95% C.L.），而仅用 Planck 数据为 $B_{1\mathrm{Mpc}}<3.2$ nG（95% C.L.）。我们还讨论了在包含 SPT 数据和 PMFs 诱导的 CMB 各向异性时对有宇宙学参数估计的影响。