宇宙微波背景的内禀双谱 [博士论文]

宇宙微波背景（CMB）双谱是探索激动人心的新物理的潜在窗口，因为它对原初涨落中的非高斯特征敏感，而这些涨落演变成了今天的行星、恒星和星系。然而，这一宝贵的信息可能被掩盖，因为并非所有观测到的非高斯性都源于原初。事实上，即使初始条件完全为高斯分布，由于非线性动力学（例如 CMB 光子与自由电子散射以及在非均匀宇宙中传播），也会出现双谱。在本论文中，我以教学方式向读者介绍这种内禀双谱，从宇宙学标准模型和宇宙学微扰论（宇宙学家用来揭示宇宙历史的工具）入手逐步展开。在此过程中，我介绍了 $\text{SONG}$，这是一种用于求解二阶 Einstein 方程和 Boltzmann 方程的新型高效代码。接下来，我着手回答一个关键问题：内禀双谱是否会掩盖 CMB 中的原初信号？利用 $\text{SONG}$，我计算了内禀双谱，并展示了其污染如何导致对原初非高斯性估计产生微小偏差，这对于利用 CMB 数据探测原初非高斯性的前景来说是一个好消息。