释放 CMB 谱畸变与各向异性之间的协同效应
宇宙学与河外天体物理
2022-01-12 v2
摘要
宇宙微波背景（CMB）谱畸变（SDs）的观测将开启一个关于极早期宇宙的新窗口，提供与 CMB 温度和偏振各向异性所收集信息互补的新信息。在本文中，我们作为所考虑实验特性的函数研究了它们的协同效应。特别地，我们考察了从 FIRAS 到比 PIXIE 好 1000 倍的噪声水平范围内可能的 SD 测量的广泛灵敏度，并研究了当其与当前或未来的 CMB 各向异性实验（如 Planck 或 LiteBIRD 加 CMB-S4）结合时的约束能力。我们考虑了若干不同的宇宙学模型，如 CDM，以及带有标量谱指数跑动、暗物质（DM）粒子衰变或湮灭的扩展模型。虽然即将开展的 CMB 各向异性实验能够在 CDM 情形下将诸如 和 等暴胀参数的不确定性降低约 2 倍，但我们发现比 PIXIE 灵敏 100 倍（可与提出的 Super-PIXIE 卫星相比拟）的 SD 实验可能进一步有助于约束这些参数。在标量谱指数跑动的情形下这一点更为显著。此外，正如预期，与 CMB 各向异性或大爆炸核合成约束相比，即便是一个比 PIXIE 差 10 倍的实验，对 SDs 所探测红移处衰变 DM 粒子的约束也将改善数个数量级。相反，DM 湮灭约束相对于 CMB 各向异性测量不会有显著改善。最后，我们预报了从地面或气球可达到的灵敏度所能获得的约束。
引用
@article{arxiv.2006.12886,
title = {Unlocking the synergy between CMB spectral distortions and anisotropies},
author = {Hao Fu and Matteo Lucca and Silvia Galli and Elia S. Battistelli and Deanna C. Hooper and Julien Lesgourgues and Nils Schöneberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.12886},
year = {2022}
}
备注
25+4 pages with 8 figures and 7 tables, published version