利用蟹状星云作为宇宙微波背景偏振计的高精度校准源

宇宙微波背景(CMB)的偏振提供了关于早期宇宙的大量信息。最值得注意的是，来自暴胀时期（宇宙起源的主流解释）的引力波产生了独特的 CMB 偏振 $B$ 模式信号。对暴胀 $B$ 模式信号的明确探测将是了解宇宙在宇宙大爆炸后 $10^{-36}$ 秒时的物理学的一扇窗口，其能量尺度比 LHC 所能产生的能量尺度高出许多个数量级。然而，有若干仪器和天体物理源会混淆暴胀 $B$ 模式信号。CMB 望远镜最难校准的参数之一是天线偏振敏感轴的绝对方向。偏振方向的校准错误会旋转明亮得多的 $E$ 模式信号，从而产生虚假的 $B$ 模式信号。当前 CMB 领域偏振方向的最佳不确定度为 $0.5^\circ$，这是通过将 IRAM 在 90 GHz 对蟹状星云超新星遗迹的测量外推至 150 GHz（CMB 信号峰值处）而确定的。这一精度不足以令人信服地探测当前允许的暴胀模型所预测的 $B$ 模式。我们建议精确测量蟹状星云的偏振（可通过火星偏振发射的测量绝对校准至 $0.1^\circ$），并利用这些数据校准当前和未来的 CMB 实验。除了暴胀 $B$ 模式外，更精确的校准将使我们能够更好地约束中微子质量之和，并对通过宇宙偏振旋转实现的宇称破坏等奇异物理设定限制。