On the delensing of the cosmic microwave background B-mode polarization : detectability of primordial gravitational waves

Abstract

ABSTRACT: The most promising channel to detect the Primordial Gravitational Wave background, the smoking gun observable proving that an inflationary period took place, lies in the B-mode polarization of the Cosmic Microwave Background (CMB). However, due to its very low amplitude, the imprint it leaves on CMB polarization is vastly obscured by galactic microwave emissions and the B-mode polarization produced by weak gravitational lensing. As CMB experiments and component separation techniques are approaching the sensitivity at which lensed B-modes become the main obstacle in the detection of the primordial B-mode, we decided to study how well could the lensing effect be reversed for CMB maps with the noise levels that may be expected from future missions, and using high-quality reconstructions of the lensing potential. We found that lensing potential reconstructions must reach around a 500δ signal-to-noise ratio themselves to reduce the lensed B-mode spectrum to half its amplitude, conditions in which a 2δ detection of an r = 6 X 10-4 would be possible. For such reconstructions to be internally produced from the CMB, CMB maps must have an instrumental noise below the 1μK. arcmin level.

RESUMEN: El modo B de polarización del Fondo Cósmico de Microondas (FCM) constituye el canal más prometedor para la detección del fondo de Ondas Gravitacionales Primordiales, el observable que indiscutiblemente probaría la existencia de un periodo inflacionario. Sin embargo, debido a su extremadamente baja amplitud, la huella que deja en la polarización del FCM queda oculta muy por debajo la emisión en microondas de nuestra galaxia y del modo B inducido por el efecto lente gravitacional débil. Ahora que los experimentos del FCM y las técnicas de separación de componentes se están acercando a la sensibilidad a la cual los modos B lensados empieza a ser el principal obstáculo en la detección del modo B primordial, hemos decidido estudiar cómo de bien sería posible revertir el efecto lente en mapas del FCM con los niveles de ruido que cabría esperar de futuras misiones y usando reconstrucciones del potencial de lensing de alta calidad. Hemos encontrado que las reconstrucciones del potencial de lensing deben alcanzar un ratio señal-ruido de 500δ para conseguir reducir a la mitad la amplitud del modo B lensado, condiciones en las que una detección a 2δ de r = 6X10-4 sería posible. Si tales reconstrucciones han de producirse internamente a partir del FCM, los mapas del FCM deben contar con un ruido instrumental por debajo del nivel del 1μK.arcmin.