暗时代的 21 厘米三谱
宇宙学与河外天体物理
2022-06-20 v3 高能物理 - 理论
摘要
我们研究暗时代 21 厘米亮温度涨落的层析，以作为约束原初非高斯性的探针。我们将 21 厘米亮温度在微扰论中展开至三次阶，并通过纳入自由电子分数的影响改进了先前的信号模型。利用包含重子压强效应的修正标准微扰论方法，我们导出了改进的次生双谱，并首次推导出 21 厘米亮温度涨落的次生三谱。随后我们预测了暗时代中可用于约束原初非高斯性（包括暴胀期间大质量粒子交换的印记）的信息量，并确定了因次生非高斯性而损失多少信号。我们发现，尽管次生非高斯性淹没了原初信号，原初非高斯性仍可被提取，其信噪比依实验设置可超越当前与未来 CMB 实验数个量级。此外，我们得出结论：对于大质量粒子交换的双谱与三谱，相对于次生形状，对其他原初形状的边缘化更严重地影响信噪比。重子压强效应即便在接近金斯尺度处对我们的预测影响也可忽略。本工作结果强化了暗时代 21 厘米亮温度涨落作为原初非高斯性终极探针的前景。
引用
@article{arxiv.2201.08843,
title = {The Dark Ages' 21-cm Trispectrum},
author = {Thomas Flöss and Tim de Wild and P. Daniel Meerburg and Léon V. E. Koopmans},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.08843},
year = {2022}
}
备注
47 pages, 20 figures, code available at https://github.com/tsfloss/21-cm-Dark-Ages-Fisher-Forecast. v2: minor typos corrected. v3: matches published version