宇宙微波背景辐射亮度涨落的统计各向同性破缺

WMAP测量的宇宙微波背景在大角尺度上的某些异常现象曾被提出作为统计各向同性(SI)可能破缺的证据。大多数CMB光子从最后散射面自由传播至今。因此,有理由预期,除了先前文献中研究的原初功率谱的各向异性之外,当前观测到的CMB光子分布中的统计各向同性破缺可能源于最后散射面处重子-光子流体的SI破缺。我们考虑广义的各向异性亮度分布涨落$\Delta(\vec{k}, \hat{n}, \tau)$(共形时间$\tau$处),而SI情形下它仅是$|\vec{k}|$和$\hat{k} \cdot \hat{n}$的函数。亮度涨落展开为双极球谐(BipoSH)级数后,可写为$\Delta_{\ell_1 \ell_2}^{L M}(\vec{k}, \tau)$,其中$L > 0$项编码了与统计各向同性的偏离。我们研究了$\Delta_{\ell_1 \ell_2}^{L M}(\vec{k}, \tau)$从最后散射面处的非零项$\Delta_{\ell_3 \ell_4}^{L M}(\vec{k}, \tau_s)$的演化。与SI情形类似,最后散射面处$\Delta_{\ell_3 \ell_4}^{L M}(\vec{k},\tau_s)$的小球谐(SH)多极矩功率被转移到更大SH多极矩处的$\Delta_{\ell_1 \ell_2}^{L M}(\vec{k}, \tau)$。在最终SH多极矩较大的渐近表达式中,这种结构相似性更为明显。该形式体系允许优雅地将当前观测到的任何SI破缺追溯到重子-光子流体中存在的SI破缺(例如,由于显著磁场的存在)的可能起源。