Previsões de sensibilidade para a radiação de recombinação cosmológica na presença de fundos de céu

RESUMO A radiação de recombinação cosmológica (CRR) é uma das distorções espectrais inevitáveis da matéria escura fria Lambda do fundo cósmico de micro-ondas (CMB). Embora apresente uma rica estrutura espectral em comprimentos de onda de dm-mm, também é um dos menores sinais a serem detectados. Aqui, realizamos uma previsão detalhada para os níveis de sensibilidade esperados necessários não apenas para detectar, mas também para extrair informações cosmológicas da CRR na presença de fundos de céu. Usamos CosmoSpec para calcular a CRR incluindo todos os importantes efeitos de transferência radiativa e modificações na dinâmica de recombinação. Confirmamos que detecções do sinal geral da CRR são possíveis com conceitos de espectrômetros como o SuperPIXIE. No entanto, para uma exploração real das informações cosmológicas, é requerido um espectrômetro ≃ 50 vezes mais sensível. Embora extremamente futurista, isso poderia fornecer restrições independentes sobre a abundância primordial de hélio, Yp, e sondar a presença de graus de liberdade relativísticos extras durante a BBN e a recombinação. Melhorar significativamente as restrições sobre outros parâmetros cosmológicos requer uma sensibilidade ainda mais alta (outro fator de ≃5) ao considerar uma combinação de um espectrômetro CMB com dados CMB existentes. Em grande parte, isso se deve a fundos astrofísicos que, curiosamente, não degradam tanto as restrições sobre Yp e Neff. Assim, um futuro espectrômetro CMB poderia abrir uma nova forma de sondar cenários BBN não padrão, radiação escura e neutrinos estéreis. Além disso, a física da inflação poderia ser indiretamente sondada usando a CRR em combinação com dados de anisotropia CMB existentes e futuros.