We investigate the potential of the galaxy power spectrum to constrain compensated isocurvature perturbations (CIPs), primordial fluctuations in the baryon density that are compensated by fluctuations in CDM density to ensure an unperturbed total matter density. We show that CIPs contribute to the galaxy overdensity at linear order, and if they are close to scale-invariant, their effects are nearly perfectly degenerate with the local PNG parameter $f_{\rm nl}$ if they correlate with the adiabatic perturbations. This degeneracy can however be broken by analyzing multiple galaxy samples with different bias parameters, or by taking CMB priors on $f_{\rm nl}$ into account. Parametrizing the amplitude of the CIP power spectrum as $P_{\sigma\sigma} = A^2P_{\mathcal{R}\mathcal{R}}$ (where $P_{\mathcal{R}\mathcal{R}}$ is the adiabatic power spectrum) we find, for a number of fiducial galaxy samples in a simplified forecast setup, that constraints on $A$, relative to those on $f_{\rm nl}$, of order $\sigma_{A}/\sigma_{f_{\rm nl}} \approx 1-2$ are achievable for CIPs correlated with adiabatic perturbations, and $\sigma_{A}/\sigma_{f_{\rm nl}} \approx 5$ for the uncorrelated case. These values are independent of survey volume, and suggest that current galaxy data are already able to improve significantly on the tightest existing constraints on CIPs from the CMB. Future galaxy surveys that aim to achieve $\sigma_{f_{\rm nl}} \sim 1$ have the potential to place even stronger bounds on CIPs.

中文翻译：

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星系功率谱中补偿的等曲率扰动

我们研究了星系功率谱在约束补偿等曲率扰动 (CIP) 方面的潜力，重子密度的原始波动通过 CDM 密度的波动进行补偿，以确保不受干扰的总物质密度。我们表明 CIP 以线性顺序对星系过度密度有贡献，如果它们接近尺度不变，如果它们与绝热扰动相关，它们的影响几乎完全退化为局部 PNG 参数 $f_{\rm nl}$。然而，可以通过分析具有不同偏差参数的多个星系样本，或通过考虑 $f_{\rm nl}$ 上的 CMB 先验来打破这种简并性。将 CIP 功率谱的幅度参数化为 $P_{\sigma\sigma} = A^2P_{\mathcal{R}\mathcal{R}}$（其中 $P_{\mathcal{R}\mathcal{R}} $ 是绝热功率谱）我们发现，对于简化预测设置中的许多基准星系样本，相对于 $f_{\rm nl}$ 上的约束，$A$ 上的约束为 $\sigma_{A }/\sigma_{f_{\rm nl}} \approx 1-2$ 可用于与绝热扰动相关的 CIP，$\sigma_{A}/\sigma_{f_{\rm nl}} \approx 5$不相关的情况。这些值与调查量无关，并表明当前的星系数据已经能够在 CMB 对 CIP 的最严格的现有限制下得到显着改善。旨在实现 $\sigma_{f_{\rm nl}} \sim 1$ 的未来星系调查有可能对 CIP 设置更强的界限。对于简化预测设置中的许多基准星系样本，相对于 $f_{\rm nl}$ 上的约束，$A$ 上的约束为 $\sigma_{A}/\sigma_{f_{\rm nl }} \approx 1-2$ 可用于与绝热扰动相关的 CIP，而 $\sigma_{A}/\sigma_{f_{\rm nl}} \approx 5$ 对于不相关的情况。这些值与调查量无关，并表明当前的星系数据已经能够在 CMB 对 CIP 的最严格的现有限制下得到显着改善。旨在实现 $\sigma_{f_{\rm nl}} \sim 1$ 的未来星系调查有可能对 CIP 设置更强的界限。对于简化预测设置中的许多基准星系样本，相对于 $f_{\rm nl}$ 上的约束，$A$ 上的约束为 $\sigma_{A}/\sigma_{f_{\rm nl }} \approx 1-2$ 可用于与绝热扰动相关的 CIP，而 $\sigma_{A}/\sigma_{f_{\rm nl}} \approx 5$ 对于不相关的情况。这些值与调查量无关，并表明当前的星系数据已经能够在 CMB 对 CIP 的最严格的现有限制下得到显着改善。旨在实现 $\sigma_{f_{\rm nl}} \sim 1$ 的未来星系调查有可能对 CIP 设置更强的界限。和 $\sigma_{A}/\sigma_{f_{\rm nl}} \approx 5$ 对于不相关的情况。这些值与调查量无关，并表明当前的星系数据已经能够在 CMB 对 CIP 的最严格的现有限制下得到显着改善。旨在实现 $\sigma_{f_{\rm nl}} \sim 1$ 的未来星系调查有可能对 CIP 设置更强的界限。和 $\sigma_{A}/\sigma_{f_{\rm nl}} \approx 5$ 对于不相关的情况。这些值与调查量无关，并表明当前的星系数据已经能够在 CMB 对 CIP 的最严格的现有限制下得到显着改善。旨在实现 $\sigma_{f_{\rm nl}} \sim 1$ 的未来星系调查有可能对 CIP 设置更强的界限。