CMB B模偏振次级效应的统一处理方法
宇宙学与河外天体物理
2021-10-20 v2 广义相对论与量子宇宙学
摘要
我们发展了一种系统且统一的方法来估计宇宙微波背景(CMB)偏振所有可能的次级(即非原初)非线性效应,称为视线积分方法。在该方法中,极化光子的玻尔兹曼方程被改写为沿扰动宇宙中精确测地线而非背景宇宙中测地线的视线积分,后者用于线性阶CMB计算。该方法解决了在光子自由流 regime 中求解含非线性引力效应的玻尔兹曼层级方程的困难,从而将CMB透镜的标准重映射方法统一到求解非线性碰撞效应玻尔兹曼方程的直接方法中。本文中,我们推导了如下公式:(i) 包含所有非线性效应;(ii) 可处理扩展源,如再电离后的贡献。它为讨论通过重映射方法进行CMB透镜标准估计中可能的系统误差提供了坚实框架。作为明确演示,我们估计了由所有前景引力效应引起的次级B模功率谱:透镜、红移、时间延迟、发射角和偏振旋转效应。我们恰当地定义了这些效应,使它们没有任何重叠,也不遗漏任何效应。然后,我们表明在协调的冷暗物质模型中,这些效应仅对标准透镜诱导的B模功率谱给出0.001–0.01%量级的修正。我们的结果确认了在即将进行的以张量-标量比探测原初引力波为目标的CMB实验中使用重映射方法的可靠性。
引用
@article{arxiv.2103.10639,
title = {Unified approach to secondary effects on the CMB B-mode polarization},
author = {Toshiya Namikawa and Atsushi Naruko and Ryo Saito and Atsushi Taruya and Daisuke Yamauchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.10639},
year = {2021}
}
备注
38+13 pages, 13 figures; published version, elaborated discussions on the polarization-rotation effect in section 3.2 and appendix E, the gauge issue in section 3.3