[論文レビュー] On vector mode contribution to CMB temperature and polarization from local strings

Levon Pogosian, Ira Wasserman+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 6, 2006

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 22

ひとこと要約

この論文は、宇宙線がCMB温度および偏光非等方性に与える寄与を計算するコードに含まれる深刻な誤りを是正し、ベクトルモードパワーが約8倍に増加するよう修正された。これは、欠落していた正規化係数に起因する。その結果、宇宙線張力に関する上界は $ G\mu < 1.8 \times 10^{-7} $ に強化され、Bモード偏光信号は、Eモードレンズ効果を上回る可能性がある。これは、近い将来のCMB実験にとって主要なターゲットとなる。

ABSTRACT

In a recent publication, we used the data from WMAP and SDSS to constrain the primordial perturbations and to predict the B-mode polarization sourced by cosmic string networks. We have been alerted by A. Slosar to the existence of errors in the code we used to calculate the Cosmic Microwave Background anisotropies from cosmic strings. Correcting the errors leads to a significant increase in the vector mode contribution to the CMB temperature and polarization anisotropies as well as an overall renormalization of the various string spectra. In these notes we explain the nature of the errors and discuss their implications for previously published constraints on cosmic strings based on this code. The chief change in our results is that our derived limit for the cosmic string tension is strengthened: Gμ&lt; 1.8 (2.7) * 10^{-7} at 68 (95)% confidence. We also note that the newly-enhanced vector mode contribution produces a greatly-increased amplitude for B-mode polarization in the CMB which could exceed the B-mode power produced by the lensing of primordial E-mode polarization into B-mode polarization.

研究の動機と目的

• 宇宙線がCMB非等方性に与える寄与を計算するコードに含まれる深刻な誤りを特定・是正すること。
• ベクトルモードパワーースペクトルと、CMB温度および偏光への影響、特にBモード偏光への影響を再評価すること。
• コードの是正後、宇宙線張力および準構造に関する宇宙論的制約を再導出すること。
• 是正されたスペクトルが、近い将来のCMB Bモード実験に与える影響を評価すること。

提案手法

• ベクトルモード源関数における $ 2\sqrt{2} $ の正規化係数が欠落しており、$ T_{13} $ の処理において誤って無視されていたことの特定。
• 正規化を是正した上でベクトルモードパワーを再評価し、TTおよびBBスペクトルへのベクトルモード寄与が8倍に増加した。
• タイト結合状態におけるスケール因子の時間微分を扱うサブルーチン fderivsv で、誤って0に設定されていた誤字の是正。
• サブルーチン foutputv におけるEモードおよびBモード源関数（dveおよびdvb）の誤った係数を是正。それぞれ5倍の誤差と2倍の欠落が修正された。
• 正規化を是正したコードを用いて、スカラー、ベクトル、テンソル寄与を含む、すべてのストリング由来CMBパワーースペクトルを再計算。
• 新たな正規化を反映した上で、ファイドシャルストリング張力および宇宙論的制約を再導出。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 元のコードに起因するベクトルモード寄与の低減要因として、どのような誤りが存在したか？
• RQ2 ベクトルモード源関数における正規化係数の是正が、予測されるCMB温度および偏光非等方性にどのように影響を与えるか？
• RQ3 コード誤りを是正した後、宇宙線張力 $ G\mu $ の再評価された上界は何か？
• RQ4 増大したベクトルモードパワーが、宇宙線由来のBモード偏光振幅に与える影響は？
• RQ5 宇宙線由来のBモード信号が、Eモードレンズ効果由来のBモードパワーを上回る可能性はあり、その場合、近い将来のCMB実験にどのような意味を持つのか？

主な発見

• ベクトルモードがCMB TTおよびBBパワーースペクトルに与える寄与が、元のコードでは約8倍低く見積もられていた。これは、源関数に $ 2\sqrt{2} $ の正規化係数が欠落していたためである。
• 是正されたファイドシャルストリング張力は $ G\mu_0 \approx 1.1 \times 10^{-6} $ に更新され、以前の推定値より1.8倍小さい。
• 宇宙線張力の68%信頼区間上界は、$ G\mu < 1.8 \times 10^{-7} $ に強く更新された。これは以前の推定値よりも顕著に強い。
• ベクトルモードパワーの増大に伴い、宇宙線由来のBモード偏光信号は、以前の報告値の10〜20倍に増大した。
• 宇宙線由来のBモード信号は、Eモードレンズ効果由来のBモードパワーを上回る可能性があり、宇宙論的に妥当なストリングネットワークでは、主な原始的Bモード源となる。
• 以前に導出されたストリング準構造（ウィグルネス $ \alpha_r $）に関する制約は無効となり、是正されたスペクトルを用いて再導出する必要がある。