21 厘米层析成像下的原初特征前景
宇宙学与河外天体物理
2016-09-28 v2 高能物理 - 理论
摘要
探测涨落的无特征原初功率谱的偏离，将深刻洞察原初宇宙的物理。根据其性质，原初特征既可以提供暴胀情景的直接证据，也可以确定暴胀模型的细节。迄今为止，利用宇宙微波背景（CMB）我们仅能对这些特征的振幅给出严格限制，但尚未发现此类信号的显著证据。在此我们探索利用高红移 21 cm 层析成像限制此类特征的实验可达极限。对黑暗时代 21 cm 功率谱的测量通常被认为是早期宇宙物理的理想实验，有可能接触大量模式。我们考虑三类有理论动机的模型：锐特征模型、共振模型和标准时钟模型。我们研究了随着观测模式总数增加对特征界限的改进，并识别参数简并。可探测性关键取决于特征的振幅、频率和尺度位置，以及实验的角分辨率和红移分辨率。我们通过考虑不同的基准模型量化这些效应。我们的预测表明，一个宇宙方差极限的 21 cm 实验，在红移范围 内测量涨落，具有 0.01-MHz 带宽和亚角分角分辨率，相比当前 Planck 界限，有可能将大多数特征的界限改善几个数量级。同时，21 cm 层析成像也为位于极小尺度上的特征打开了一扇独特窗口。
引用
@article{arxiv.1605.09364,
title = {The Future of Primordial Features with 21 cm Tomography},
author = {Xingang Chen and P. Daniel Meerburg and Moritz Münchmeyer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.09364},
year = {2016}
}
备注
Matches version accepted for publication. Changes made to forecasting; using k space instead of \ell space. Forecasted constraints significantly improved for some features