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Including massive neutrinos in thermal Sunyaev Zeldovich power spectrum and cluster counts analyses
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ( IF 4.7 ) Pub Date : 2020-07-03 , DOI: 10.1093/mnras/staa1835
Boris Bolliet 1 , Thejs Brinckmann 2, 3 , Jens Chluba 1 , Julien Lesgourgues 3
Affiliation  

We consistently include the effect of massive neutrinos in the thermal Sunyaev Zeldovich (SZ) power spectrum and cluster counts analyses, highlighting subtle dependencies on the parameterisation and data combination. In $\Lambda$CDM, with an X-ray mass bias corresponding the expected hydrostatic mass bias, i.e., $b\simeq0.2$, our constraints from Planck SZ data are consistent with the latest results from SPT, DES-Y1 and KiDS+VIKING-450. In $\nu\Lambda$CDM, without prior information on $b$, our joint analyses of Planck SZ with Planck 2015 primary CMB yield a small improvement on the total neutrino mass bound compared to the Planck 2015 primary CMB constraint, as well as $(1-b)=0.64\pm0.04$~(68\%~CL). For forecasts, we find that a combination of a mock cosmic variance limited SZ power spectrum with primary CMB and BAO can improve the uncertainty on the total neutrino mass by 14\% with respect to CMB combined with BAO. This requires masking the heaviest clusters and probing the small-scale SZ power spectrum up to multipoles of $\ell_\mathrm{max}=10^4$. For a future competitive measurement of the total neutrino mass using CMB and the SZ power spectrum, but excluding BAO and lensing power spectrum, we find that a 1\% precision on the mass calibration is needed. Although SZ power spectrum-based measurements of the neutrino masses are challenging, we find that the SZ power spectrum can be used to tightly constrain intra-cluster medium properties.

中文翻译:

在热 Sunyaev Zeldovich 功率谱和簇计数分析中包括大量中微子

我们始终在热 Sunyaev Zeldovich (SZ) 功率谱和簇计数分析中包含大量中微子的影响,突出了对参数化和数据组合的微妙依赖。在 $\Lambda$CDM 中,X 射线质量偏差对应于预期的静水质量偏差,即 $b\simeq0.2$,我们来自 Planck SZ 数据的约束与 SPT、DES-Y1 和KiDS+VIKING-450。在 $\nu\Lambda$CDM 中,在没有关于 $b$ 的先验信息的情况下,我们对普朗克 SZ 与普朗克 2015 初级 CMB 的联合分析产生了与普朗克 2015 初级 CMB 约束相比,总中微子质量界限的小幅改进,以及$(1-b)=0.64\pm0.04$~(68\%~CL)。对于预测,我们发现模拟宇宙方差受限的 SZ 功率谱与初级 CMB 和 BAO 的组合可以将总中微子质量的不确定性提高 14%,相对于 CMB 与 BAO 组合。这需要屏蔽最重的簇并探测小尺度 SZ 功率谱,直至达到 $\ell_\mathrm{max}=10^4$ 的多极点。对于使用 CMB 和 SZ 功率谱(但不包括 BAO 和透镜功率谱)的中微子总质量的未来竞争性测量,我们发现需要 1% 的质量校准精度。尽管基于 SZ 功率谱的中微子质量测量具有挑战性,但我们发现 SZ 功率谱可用于严格约束簇内介质属性。这需要屏蔽最重的簇并探测小尺度 SZ 功率谱,直至达到 $\ell_\mathrm{max}=10^4$ 的多极点。对于使用 CMB 和 SZ 功率谱(但不包括 BAO 和透镜功率谱)的中微子总质量的未来竞争性测量,我们发现需要 1% 的质量校准精度。尽管基于 SZ 功率谱的中微子质量测量具有挑战性,但我们发现 SZ 功率谱可用于严格约束簇内介质属性。这需要屏蔽最重的簇并探测小尺度 SZ 功率谱,直至达到 $\ell_\mathrm{max}=10^4$ 的多极点。对于使用 CMB 和 SZ 功率谱(但不包括 BAO 和透镜功率谱)的中微子总质量的未来竞争性测量,我们发现需要 1% 的质量校准精度。尽管基于 SZ 功率谱的中微子质量测量具有挑战性,但我们发现 SZ 功率谱可用于严格约束簇内介质属性。
更新日期:2020-07-03
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