CMB temperature trispectrum from accreting primordial black holes
Notice bibliographique
Résumé
It is known that primordial black holes (PBHs) can leave an imprint on cosmic microwave background (CMB) anisotropy power spectra, due to their accretion-powered injection of energy into the recombining plasma. Here we study a qualitatively new CMB observable sourced by accreting PBHs: the temperature trispectrum or connected four-point function. This non-Gaussian signature is due to the strong spatial modulation of the PBH accretion luminosity, thus ionization perturbations, by large-scale supersonic relative velocities between PBHs and the accreted baryons. We first derive a factorizable quadratic transfer function for free-electron fraction inhomogeneities induced by accreting PBHs. We then compute the perturbation to the CMB temperature anisotropy due to a general modification of recombination and apply our results to accreting PBHs. We calculate a new contribution to the temperature power spectrum due to the spatial fluctuations of the ionization perturbation induced by accreting PBHs, going beyond past studies that only accounted for its homogeneous part. While these contributions are formally comparable, we find the new part to be subdominant due to the poor correlation of the perturbed temperature field with the standard CMB anisotropy. For the first time, we compute the temperature trispectrum due to accreting PBHs. This trispectrum is weakly correlated with the local-type primordial non-Gaussianity trispectrum; hence constraints on the latter do not lead to competitive bounds on accreting PBHs. We also forecast Planck's sensitivity to the temperature trispectrum sourced by accreting PBHs. Excitingly, we find it to be more sensitive to PBHs under $\ensuremath{\sim}{10}^{3}{M}_{\ensuremath{\bigodot}}$ than current temperature-only power-spectrum constraints. This result motivates our future work extending this study to temperature and polarization trispectra induced by inhomogeneously accreting PBHs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».