基于投影场的运动学 Sunyaev-Zel'dovich 效应：利用 Planck、WMAP 和 WISE 数据探测重子分布的新探针

运动学 Sunyaev-Zel'dovich (kSZ) 效应——由于具有非零整体速度的自由电子康普顿散射导致的宇宙微波背景 (CMB) 光子的多普勒增强——探测宇宙中重子的丰度和分布。迄今为止所有 kSZ 测量都明确需要光谱红移。在此，我们实现了一种基于投影场的 kSZ——大尺度结构交叉相关的新估计量：它不需要对单个天体进行红移估计，从而允许从大尺度成像巡天中进行 kSZ 测量。我们将此估计量应用于由 Planck 和 Wilkinson Microwave Anisotropy Probe 数据构建的干净 CMB 温度图，以及来自 Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) 的星系样本。根据是否使用额外的 WISE 星系偏置约束，我们以 3.8-4.5$\sigma$ 的显著性测量了 kSZ 效应。我们验证了我们的测量对 WISE 星系可能的尘埃发射是稳健的。假设标准 $\Lambda$CDM 宇宙学，我们直接在红移 $z \approx 0.4$ 处约束 $( {f_{b}}/{0.158} ) ( {f_{\rm free}}/{1.0} ) = 1.48 \pm 0.19$（仅统计误差），其中 $f_{b}$ 是重子形式物质的分数，$f_{\rm free}$ 是自由电子分数。这是迄今为止报道的关于这些参数的最严格的 kSZ 派生约束。此处发现的 $f_{b}$ 值与从原初 CMB 和 Big Bang 核合成分析推断的值之间的一致性，证实了重子近似示踪暗物质分布直到 $\sim$Mpc 尺度。尽管我们的投影场估计量在应用于当前数据集时已经与其他 kSZ 方法具有竞争力（因为我们可以使用全天空 WISE 测光巡天），但当应用于即将到来的高分辨率、多频率 CMB 巡天时，它将产生巨大的信噪比。