Constraining cosmic reionization with quasar, gamma ray burst, and Lya emitter observations
我们调查宇宙再电离的历史比较半解析模型的Lya森林与观测的高Z类星体和伽马射线暴吸收光谱。为了限制再电离时期z_rei，我们考虑了两种物理激励的情况，其中再电离提前结束（ERM，z_rei>= 7）或延迟结束（LRM，z_rei~6）。我们分析了17个类星体5.7<z<6.4的光谱样本和伽马射线暴050904在z=6.3的光谱样本中的透射通量，研究了观测到的吸收光谱中的宽暗区（间隙）。通过将这些光谱特征的统计数据与我们的模型进行比较，我们得出结论，目前的观测数据并不需要IGM在z~6处的电离状态发生任何突然变化，这确实有利于在这些时期形成一个高度电离的宇宙，正如ERM所预测的那样。此外，我们测试了这个模型的预测，通过Lya发射体的观测，发现ERM提供了一个很好的适合Lya发射星系的红移范围z=5.7-6.5的光度函数的演变。总体结果指向一个扩展的再电离过程，该过程从z>=11开始，在z_rei>=7时完成，与最近的WMAP 5数据一致。
2009-12-14 astro-ph.CO
The visibility of Lyman Alpha Emitters: constraining reionization, ionizing photons and dust
利用GADGET-2宇宙学模拟方法，结合尘埃模型和辐射转移程序（pCRASH），建立了高红移Lyman α辐射源的物理模型。我们使用5个不同的氢电离光子逃逸分数值（f_esc= 0.05，0.25，0.5，0.75，0.95）对pCRASH宇宙学模拟进行后处理，直到再电离完成，即平均中性氢分数降至<X_HI>~10^-4。然后，将模型结果与观测到的z~6.6处LAEs的Lya和UV光度函数相匹配的唯一自由参数是Lyman Alpha（Lya）和连续光子从银河系环境中的相对逃逸（f_alpha/f_c）。我们发现了一个三维简并，使得理论模型可以与IGM Lya透射<T_alpha>率LAE~38-50%（<X_HI>对于高斯发射线，其转化为~0.5-10^-4）、f_esc~0.05-0.50和f_alpha/f_c~0.6-1.8的观测结果相一致。
2014-05-06 astro-ph.CO
Precision Epoch of Reionization studies with next-generation CMB experiments
未来的角分分辨率的地面宇宙微波背景（CMB）观测偏振数据可以用来估计主要各向异性对温度功率谱的贡献，并在小角尺度温度测量中揭示$\ell=1500$附近的再电离特征。我们的预测是基于结合预期的小规模E模式偏振测量从先进的ACTPol在范围$300<\ell<3000$与模拟温度数据从全普朗克任务在低和中等$\ell$区域，$2<\ell<2000$。我们表明，从这一组合的数据确定的六个基本的宇宙学参数将预测在高多极的基础原始温度谱优于$1\%$的准确性。假设一个有效的清洗，从多频率通道的最前景的温度数据，我们调查的敏感性，唯一的残留的第二个组成部分，运动Sunyaev Zel 'dovich（kSZ）项。CMB极化被用来打破退化的原始和二次条款之间存在的温度，并在效果上，从温度数据中删除所有，但剩余的kSZ长期。我们估计$15 σ$检测的扩散均匀kSZ信号从预期的AdvACT温度数据在$\ell>1500$，导致测量的物质密度波动的幅度，$σ_8$，在$1\%$精度。或者，通过探索在斑片状kSZ测量中编码的再电离信号，我们将再电离的时间和持续时间与$σ(z_{\rm re})=1.1$和$σ(Δz_{\rm re})=0.2$绑定。我们发现，这些约束条件迅速退化与大的光束尺寸，这突出了弧分尺度的分辨率为未来的CMB调查的重要性。
2014-08-05 astro-ph.CO
Prospects of FRBs and Large Scale 21 cm Power Spectra in Constraining the Epoch of Reionization
本研究探讨了高红移FRB色散量与大尺度21cm功率谱的联合应用，通过SCRIPT模型分析表明，两者结合能显著提升对再电离纪元参数和宇宙热历史的约束精度。
2024-08-11 astro-ph.CO
A tale of seven narrow spikes and a long trough: constraining the timing of the percolation of HII bubbles at the tail-end of reionization with ULAS J1120+0641
z = 7.085类星体ULAS J1120+0641中Ly $α$ forest transmittance的高信噪比观测显示出7个窄的传输尖峰，随后是一个240 cMpc/h的长谷。在这里，我们使用宇宙再电离辐射转移模拟先前校准，以匹配更广泛的Ly $α$森林数据显示，在窄红移范围Z = 5.85 - 6.1的七个传输尖峰的发生是非常敏感的再电离的确切时间。尖峰的出现需要IGM的最低密度区域已经完全电离。在z = 6.12处的长槽的快速开始需要在该视线中z $\sim$ 6.1处的光电离速率的强烈降低，这与在该红移处的渗滤结束一致。窄范围的再电离历史，我们以前发现是一致的，与更广泛的赖氨酸$α$森林数据有一个合理的概率，显示七个尖峰和模拟吸收光谱提供了一个很好的匹配尖峰和波谷在ULAS J1120+0641的观察光谱。尽管在z > 5.8时Ly $α$的整体不透明度很大，但罕见透射尖峰的高信噪比观测的较大样本因此应提供重要的进一步见解，以了解在再电离末端HII气泡渗透的确切时间
2018-05-14 astro-ph.CO
Constraining large scale HI bias using redshifted 21-cm signal from the post-reionization epoch
在没有复杂的天体物理过程的特点，再电离时代，21厘米的排放中性氢（HI）在后再电离时代被认为是一个很好的示踪剂的基础暗物质分布。假设一个背景宇宙学，它是通过（i）一个偏置函数b（k，z），它涉及HI的暗物质分布和（ii）的平均中性分数（x_{HI}），它设置其振幅。在本文中，我们研究了大规模HI偏置的性质。后再电离HI建模重力只有N体模拟和一个合适的处方分配气体的暗物质晕。使用模拟偏差作为基准模型HI分布在z \leq 4，我们已经产生了一个假设的数据集为21厘米角功率谱（C_{l}）使用的噪声模型的基础上的参数的扩展版本的GMRT。假设以在基准红移z=2.5处的范围400 \leq到\leq 8000中的SNR \gtrsim 4测量面元化的C_{l}。我们探讨了使用主成分分析（PCA）对该模拟数据进行约束b（k）的可能性。我们的分析表明，在0.2 < k < 2 Mpc^{-1}的范围内，模拟数据集无法区分表现出不同k依赖性的模型，只要1 \lesssim b（k）\lesssim 2设置2-sigma限值。这证明在大尺度上使用线性偏差模型是合理的。很大程度上不确定的x_{HI}被视为一个自由参数，导致退化的偏置重建。发现给定的模拟数据以\sim 4%（2-sigma误差）的精度约束基准x_{HI}。这里概述的方法，可以成功地实施对未来的观测数据集，以约束b（k，z）和x_{H…
2012-01-19 astro-ph.CO
Constraining the second half of reionization with the Lyman-$β$ forest
我们提出了一个分析的演变莱曼系列森林到时代的再电离宇宙学辐射转移模拟的情况下，再电离结束晚。我们探讨模型与不同的中点的再电离和气体温度。我们发现，一旦模拟已被校准，以匹配观测到的莱曼- $α$森林在$4 < z < 6$的平均通量，他们也自然地再现分布的有效光学深度的莱曼- $β$森林在这个红移范围。我们注意到，最难匹配的最大光学深度的尾部对应于ULAS J 0148 +0600的长吸收谷，我们之前在模拟中已经证明了这一点。我们认为，莱曼系列森林的发展到更高的红移，并表明，未来的观测莱曼- $β$森林在$z>6$将区分不同的再电离历史。Lyman- $α$和Lyman- $γ$森林的演化作为将再电离研究推向更高红移的工具，分别由于更强的饱和度和前景污染而不太有希望。
2020-06-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining Neutrino mass using the large scale HI distribution in the Post-reionization epoch
中性星系际介质在后再电离时代，使我们能够研究宇宙结构的形成，通过观察红移21厘米信号和莱曼α森林。我们研究了通过物质功率谱中功率的抑制来测量中微子总质量的可能性。我们调查的可能性测量中微子质量通过其印记的互相关功率谱的21厘米的信号和莱曼α森林。我们认为，无线电干涉测量的21厘米的信号与SKA 1-中像射电望远镜和BOSS像莱曼α森林调查。Fisher矩阵分析表明，在基准红移z = 2.5时，平均分布在25个射电点上的10，000小时21厘米观测值，以及在1 {deg}^[2]中有30条类星体视线的莱曼-α森林巡天，使我们能够测量3.25%水平的Ω_v。平均分布在25个无线电点上的总共25，000小时的无线电干涉观测和具有\bar n = 60 { \rm deg}^{-2}的莱曼-α测量将允许在2.26%的水平上测量Ω_v。这相当于在（100 \pm 2.26）meV的精度下对\sum m_v和f_v = Ω_v/ Ω_{m}的2.49%水平上的理想测量。
2016-10-28 astro-ph.CO
Constraining Reionization with Lyα Damping-Wing Absorption in Galaxy Spectra: A Machine Learning Model Based on Reionization Simulations
本文利用JWST低分辨率光谱和随机森林分类方法，基于Cosmic Dawn II模拟约束再电离电离分数，并应用于实测光谱，支持晚期再电离模型。
2025-03-30 astro-ph.CO
Constraining the era of helium reionization using fast radio bursts
大约十年前快速射电暴（FRB）的发现为探测星系际介质（IGM）的电离历史开辟了新的可能性。在本文中，我们研究使用FRB跟踪时代的HeII再电离，使用模拟其色散措施。我们的模型色散测量贡献银河系，IGM（均匀和不均匀）和一个可能的宿主星系的红移和恒星形成率的函数。我们估计的FRB的数量需要区分的宇宙模型中，氦再电离发生在z = 3的模型中，它发生在z = 6，使用2样本Kolmogorov-Smirnoff测试。我们发现，如果IGM是均匀的，则需要>1100个FRB，并且在非均匀模型中，FRB脉冲穿过星系晕适度地增加FRB的数量，达到>1600个。我们还发现，为了区分在z = 3或z = 3.5处发生的再电离，在3 < z < 5的范围内需要约5700个FRB。
2019-02-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining the Epoch of Reionization With Highly Dispersed Fast Radio Bursts
星系际介质（IGM）中的氢被电离的时期，被称为再电离时期（EoR）仍然知之甚少。EoR的时间和持续时间预计将由基本的天体物理学决定。此外，大多数再电离模型预测的密度和电离场之间的相关性。在这里，我们考虑使用高红移快速射电暴（FRB）的平均色散测度（DM）作为一个潜在的天体物理和EoR形态的探针。要做到这一点，我们预测观测的情况下，通过建立模拟数据集的红移之间的非重复FRB $8\leq z \leq 10$。假设所有的FRB都有伴随的光谱红移测量。我们发现，在上述窄红移范围内，100个高红移FRB的样品可以在$68\%$可信度下排除不相关再电离，而较大的样品，$\geq 10^4$ FRB，可以在$95\%$可信度下排除不相关再电离。我们还发现100个高红移FRB可以排除宇宙在$z = 10$完全中性的情况，具有$68\%$可信度。此外，对于$\geq 10^5$ FRB，我们可以将再电离的持续时间$Δz$（平均电离分数0.25至0.75之间的持续时间）限制为$Δz = 2.0^{+0.5}_{-0.4}$，并将再电离的中点限制为$95\%$可信度下的$z = 7.8^{+0.4}_{-0.2}$。
2021-03-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the epoch of reionization with the variance statistic: simulations of the LOFAR case
几个实验正在进行中，以检测宇宙红移21厘米的信号，从中性氢的再电离时代（EoR）。由于其非常低的信噪比，这些观测旨在通过测量其功率谱来统计检测信号。我们调查的信号方差的提取作为第一步，对检测和约束的全球历史的EoR。信号方差是信号功率谱的积分，并且期望以高显著性来测量。我们证明了这一点，通过模拟和参数估计管道开发的低频阵列（LOFAR）-EoR实验的结果。我们表明，LOFAR应该能够检测到的EoR在600小时的整合使用方差统计。此外，假设参数化，再电离的红移（$z_r$）和持续时间（$Δz$）可以被约束。我们使用$z_r = 7.68$和$Δz = 0.43$的EoR模拟来测试流水线。假设系统误差可以得到充分控制，我们能够检测具有4个标准偏差的显著性的模拟信号，并在600小时内提取EoR参数作为$z_r = 7.72^{+0.37}_{-0.18}$和$Δz = 0.53^{+0.12}_{-0.23}$。我们进一步表明，EoR参数的检测和约束的意义，可以提高通过互相关连续的红移箱测量信号的互方差。
2014-06-16 astro-ph.CO
Constraining Planck scale physics with CMB and Reionization Optical Depth
我们提出了一个双向的相互作用的原理证明在非常早期的宇宙和后期的观测物理。我们发现的原始机制之间的关系，负责大规模的功率抑制的原始功率谱和再电离光学深度$τ$的值。这些机制可影响$τ$的估计。我们表明，使用未来的测量$τ$，人们可以获得前暴胀动力学的约束，提供了一个新的窗口非常早期的宇宙物理。此外，新的重新估计的$τ$可以潜在地解决$τ$的高和低$\ell$测量之间的适度差异，因此为功率抑制异常及其原始起源提供经验支持。
2017-10-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining Reionization in Progress at z=5.7 with Lyman-$α$ Emitters: Voids, Peaks, and Cosmic Variance
一些独立的观测表明，在$z=7$星系际介质是显着的中性和再电离，也许，在$z=5.7$仍在进行中。窄带巡天SILVERRUSH已经在这些红移上绘制了$2,000$莱曼- $α$发射体（LAEs）。以前的分析假设再电离在$z=5.7$结束，但这个数据实际上可能是最后一个中性岛被归入宇宙空洞时再电离的最后阶段。出于这些发展，我们重新审视LAE空隙和峰值的统计和他们的能力，约束再电离。我们构建模型的LAE分布在（1 Gpc $/h$）$^3$卷，跨越一系列中性馏分在$z=5.7$和6.6。具有较高中性分数的模型显示出在LAE分布中发现孔的概率增强。当比较模型在固定的平均表面密度，但是，LAEs模糊的中性气体在空隙中必须由可见LAEs其他地方补偿。因此，在这些模型中，发现过密峰的可能性也在再电离的后半部分中增强。与广泛使用的角度两点相关函数（2 PCF）相比，我们发现，空概率函数（VPF）提供了一个更敏感的测试模型在后半部分的再电离。通过比较，在中性分数$\sim 50\%$下，VPF和简单峰值阈值统计量在约束功率方面都类似于2 PCF。最后，我们发现在SILVERRUSH场中观测到的宇宙方差和大尺度不对称性与$Λ$ CDM宇宙中的大尺度结构是一致的。
2020-11-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining cosmic reionization by combining the kinetic Sunyaev-Zel'dovich and the 21 cm power spectra
本文提出将 21 cm 功率谱与斑块状动力学 Sunyaev-Zel'dovich 效应联合分析，通过参数化模型建立二者联系，证明仅需少量 SKA 观测和单个 pkSZ 数据点即可更严格地约束宇宙再电离历史与形态。
2024-02-26 astro-ph.CO
Constraining Reionization with Lyman Alpha Emitting Galaxies
中性弥漫星系际气体存在于再电离时期（EoR）抑制了背景星系发射的莱曼α（Lya）通量。在这一章中，我总结了越来越多的观测支持的说法，星系在z>6时发射的Lya光子被干预的HI气体抑制。我描述的关键物理过程中影响Lya转移EOR。我认为，尽管与这个复杂的多尺度问题的不确定性，在Lya发射星系在z=0-6的数据强烈表明，观察到的减少Lya流量从星系在z>6是由于额外的干预HI气体。主要的问题是，在扩散中性IGM中，这种额外的HI气体占多大比例。我总结了如何在现有的和即将到来的仪器未来的调查，预计将大大减少现有的观测不确定性。有了这些改进的数据，我们将有可能确定Lya发射星系的再电离。
2015-11-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the reionization and thermal history of the Universe using a semi-numerical photon-conserving code SCRIPT
鉴于宇宙氢的再电离历史尚未受到严格限制，因此值得使用物理动机模型和可用的观测数据来检查这样做的前景。为此，我们使用了显式光子守恒再电离半数值模型的扩展版本$\texttt{SCRIPT}$，其中还包括星系际介质（IGM）的热演化。该模型结合了非均匀复合和辐射反馈自洽的影响，其特征在于由五个自由参数（两个红移依赖的电离效率，两个电离逃逸分数，和另一个再电离温度增量）。我们通过同时与各种观测探测器匹配来约束这些自由参数，例如，电离氢分数，CMB散射光学厚度和星系紫外光度函数的估计。此外，我们包括低密度IGM温度测量从莱曼$α$吸收光谱在$z \sim 5.5$，探针不常用于贝叶斯分析的再电离参数。我们发现，各种数据集的相互作用，特别是包括温度数据，导致收紧的参数约束。我们的默认模型更喜欢再电离的后期（在$z \lesssim 6$），与其他最近的研究一致。我们还可以推导出对再电离持续时间$Δz=1.81^{+0.51}_{-0.67}$和再电离中点$z_{\mathrm{mid}}=7.0^{+0.30}_{-0.40}$的约束。可以通过包括其他可用的和即将到来的数据集来进一步收紧限制。
2022-07-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the evolution of CII intensity through the end stages of reionization
我们结合星系观测（Hemmati et al. 2017）中对局部CII 158 $μ$ m线光度函数的可用约束，以及恒星形成率密度的演变和Pullen et al.（2018，假设检测）中最近的CII强度映射测量，推导出$z \sim 0-6$上CII光度-晕质量关系的演变。我们开发了方便的拟合形式的CII光度晕质量关系的演变，并预测约束的CII强度映射功率谱及其相关的不确定性跨越红移。我们预测的灵敏度，以检测即将到来的PIXIE，STARFIRE，EXCLAIM，CONCERTO，TIME和CCAT-p-like调查的功率谱，以及未来可能的强度映射观测与ALMA设施。
2019-07-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the state of the intergalactic medium during the Epoch of Reionization using MWA 21-cm signal observations
默奇森宽场阵列（MWA）团队在$z \approx 6.5-8.7$范围内的六个红移处推导出了21厘米信号球平均功率谱的新上限。我们使用这些上限和一个贝叶斯推断框架，以获得银河系际介质（IGM）的电离和热状态的约束，以及一个可能的额外的无线电背景的强度。如果不存在额外的无线电背景，我们没有发现对$z\gtrsim 7.8$的IGM的状态的任何约束。在这样一个射电背景下，在红移$\gtrsim 6.5 $上的不利模型的95%可信区间对应于电离区体积平均分数低于0.6和平均气体温度为$\lesssim 10^3$ K的IGM。在这些模型中，加热区域的特征在于温度大于无线电背景的温度，并且具有特征尺寸$\lesssim 10$ $h^{-1}$ Mpc和$\lesssim 30$ $h^{-1}$ Mpc的半高宽（FWHM）的分布。在相同的可信区间范围内，我们排除了在1.42 GHz的CMB的至少$0.008\%$的额外无线电背景。
2021-03-12 astro-ph.CO
Constraining the epoch of reionization from the observed properties of the high-z Universe
我们结合观测数据的十几个独立的宇宙属性在高$z$的信息再电离从遥远的光源和宇宙微波背景（CMB）的光谱来约束的星系和星系际介质的相互关联的演化，因为黑暗时代。唯一可接受的解决方案集中在两个狭窄的集合。在其中一个星系中，再电离过程分为两个阶段：第一阶段由第三星族恒星驱动，在$z\sim 10$完成，经过一个短暂的重组期后，第二阶段由正常星系驱动，在$z\sim 6$完成。在另一组中，两种源并行工作，直到在$z\sim 6$完全再电离。最好的解决方案与双重再电离提供了极好的适合所有观测到的宇宙历史，但CMB光学厚度是3- $σ$大于最近的估计从普朗克数据。或者，最好的解决方案与单一再电离给不太好的适合所观察到的恒星形成率密度和冷气体质量密度的历史，但CMB的光学深度是一致的估计。我们做了几个预测，测试与未来的观察，应该区分两个再电离的情况。作为一个副产品，我们的模型提供了一个自然的解释，在高$z$的宇宙性质的一些特征，以及球状星团的起源。
2016-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the X-ray heating and reionization using 21-cm power spectra with Marginal Neural Ratio Estimation
针对传统MCMC方法在宇宙黎明与再电离时期21厘米观测统计分析中计算成本随参数维度激增的问题，提出基于MNRE的SBI方法，结合21cmFAST与SKA热噪声预期，以更低成本准确恢复六维参数后验并支持多红移参数灵敏度研究，可拓展建模复杂度。
2023-08-31 astro-ph.CO
Constraining primordial non-Gaussianity with CMB-21cm cross-correlations?
我们研究了原始非高斯性对CMB各向异性和再电离时期21 cm波动之间的互相关的影响。我们假设一个解析的再电离模型和电离分数与$f_{\rm NL}$引起的尺度相关的偏见。我们估计的角功率谱的互相关的CMB和21厘米。为了评估探测能力，还计算了当前和未来观测（如普朗克卫星的CMB观测和Omniscope的21 cm观测）的单个红移切片的信噪比（S/N）。$f_{\rm NL}$的存在使大尺度下的互相关信号增强，并且在我们的再电离模型中互相关信号的增强与再电离参数无关。然而，宇宙的变化是显着的，在这样的尺度和S/N比被抑制。在我们的基准再电离模型中，对于$f_{\rm NL}=10$（100），得到的信噪比为2.8（2.4）。我们的工作表明，在缺乏显着的前景和系统，21厘米的自相关是一个更好的探测$f_{\rm NL}$比互相关（如预期的，因为它取决于$b^2$），而互相关只包含一个因素的$b$。然而，检查21 cm和CMB之间的互相关是有趣的，因为信噪比是不可忽略的，并且我们更有可能摆脱CMB和21 cm实验共同的系统学和前景，而不是完全清除21 cm所有可能的前景和大尺度系统学。
2013-06-20 astro-ph.CO
Constraining the neutral hydrogen fraction during reionization: Cross-simulation inference using power spectrum and bispectrum
National Institute of Technology Calicut（印度卡尔库特国家技术学院）
本文通过交叉模拟验证，利用功率谱和双谱推断中性氢分数，发现双谱在同代码情况下约束更紧，而交叉模拟情况下约束改善有限，但存在系统性偏差，表明模型不确定性是主要限制因素。
2026-07-02 astro-ph.CO
Constraining local UV field geometry at reionization using Milky Way satellites
我们提出了一个新的银河系卫星星系人口的半解析模型，旨在估计在星系尺度上的卫星的属性的再电离的几何形状的效果。在这个模型中，再电离可以是：（A）外部驱动和均匀的，或者（B）内部驱动，由银河系最大的祖先。在后一种情况下，电离前沿的传播和光子稀释会导致外部卫星气体相对于内部卫星的光蒸发延迟。因此，外层卫星的恒星形成期比内层卫星要长。我们使用简单的模型来解释恒星的形成，电离前沿的传播，光蒸发和观测偏差。这两种情况产生一个模型卫星人口相匹配的观测光度函数和质量-光比。然而，情景（B）的预测人口在空间上比情景（A）要远得多，约为0.3 dex，因此与观测结果的匹配程度要好得多。在卫星的径向分布再电离过程中留下的本地紫外线场的签名的生存，使其成为一个很有前途的工具，在银河系和附近的星系在星系尺度上的再电离时代的恒星解决与即将到来的大型调查。
2011-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining Reionization with the $z \sim 5-6$ Lyman-$α$ Forest Power Spectrum: the Outlook after Planck
普朗克报告的CMB电子散射光学深度的最新测量结果显着减少了HI再电离模型的允许空间，指向一个较晚结束和/或较短的延长相变比以前认为。再电离脉冲加热星系际介质（IGM）到$\sim10^4$ K，由于扩散气体中的冷却和动力学时间较长，与哈勃时间相当，再电离加热的记忆被保留下来。因此，后期结束的再电离对$z\sim5-6$ Lyman-$α$（ly $α$）森林的结构具有重要意义。使用国家的最先进的流体动力学模拟，使我们能够改变再电离及其相关的热注入的时间，我们认为，现存的热再电离的签名可以通过检测在$5< z<6$的Ly $α$森林功率谱。这是因为功率的小规模切断不仅取决于这些时期的IGM温度，而且对IGM全热历史设定的压力平滑尺度特别敏感。比较我们不同的再电离模型与现有的测量在$z=5.0-5.4$的Ly $α$森林通量功率谱，我们发现，模型满足普朗克的$τ_e$，约束有利于适量的热注入与星系驱动的再电离一致，但不利于类星体驱动的情况。我们探讨了不同的再电离历史和加热模型对功率谱形状的影响，并发现它们可以产生类似的效果，但认为这种简并可以用足够高质量的数据来打破。我们研究了在$z\simeq 6$使用模拟类星体光谱测量通量功率谱的可行性，并得出结论，一个样本的$\sim10$高分辨率光谱与可达到的信噪比将允许区分不同的再电离方案。
2019-04-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Bayesian approach to constraining the properties of ionized bubbles during reionization
研究宇宙氢再电离的一种可能方法是观察明亮的单个源周围的大电离区域（气泡），例如，类星体，使用红移21厘米信号。已经表明，基于匹配滤波器的方法不仅能够从这些气泡中检测到微弱的21 cm信号，而且还有助于限制它们的属性。在这项工作中，我们扩展了以前的研究，开发了一个严格的贝叶斯框架，探索约束的参数，表征泡沫的可能性。为了检查我们可以恢复气泡参数的准确性，我们将我们的方法应用于适合即将到来的SKA 1-low的模拟观测。对于一个区域的大小$\gtrsim 50$ cMpc周围的一个典型的类星体在红移7，我们发现，$\approx 20$ h的集成与SKA 1-低将能够约束的大小和位置的气泡，以及在中性氢部分的差异内和外的气泡，与$\lesssim 10\%$精度。当气泡尺寸较大且形状接近球形时，参数的恢复更精确，检测信号的信噪比更高。我们的方法可以是有用的，在所观察到的领域，其中包含大的电离区域，因此是有趣的后续更深的集成时间识别区域。
2020-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the Reionization History using Bayesian Normalizing Flows
Romanian Institute of Science and Technology（罗马尼亚科学技术研究院）
下一代21厘米巡天为宇宙结构形成的早期阶段打开了一扇新窗口，并提供了关于再电离时代（EoR）的新见解。然而，21厘米信号的非高斯性质以及这些调查产生的大量数据将需要更先进的技术，能够有效地提取必要的信息来约束宇宙的再电离历史。在本文中，我们提出了使用贝叶斯神经网络（BNNs）预测后验分布的四个天体物理学和宇宙学参数。除了实现最先进的预测性能，所提出的方法提供了准确的估计参数的不确定性和推断它们之间的相关性。此外，我们证明了归一化流（NF）与BNN相结合的优势，能够模拟更复杂的输出分布，从而捕获关键信息作为天体物理和宇宙学数据集的参数条件密度分布中的非高斯性。最后，我们提出了一种新的校准方法，在训练后使用归一化流来产生可靠的预测，并且我们证明了这种方法在计算成本和预测性能方面的优势。
2020-05-14 astro-ph.CO cs.LG
Constraining warm dark matter mass with cosmic reionization and gravitational wave
我们用宇宙再电离和CMB光学厚度的观测来约束暖暗物质（WDM）粒子的质量。我们认为，来自恒星质量黑洞（BH）的GW可以为未来的观测提供WDM粒子质量的进一步约束。还导出了星族I/II（PopI/II）和星族III（PopIII）星的恒星形成率（SFR）。如果宇宙的金属丰度超过了$Z_{\rm crit}=10^{-3.5}Z_{\odot}$的临界值，恒星的形成将从Pop III型转变为Pop I/II型。我们的结果表明，SFR是相当依赖于WDM粒子的质量，特别是在高红移。结合最近的\emph{Planck}任务的再电离历史和CMB光学厚度，我们发现，目前的数据需要WDM粒子质量在一个狭窄的范围内的$1 < m_x < 3$ keV。此外，我们认为恒星黑洞产生的随机引力波背景（SGWB）可能会对WDM粒子质量产生进一步的约束，以供未来的观测。对于具有Salpeter（Chabrier）初始质量函数（IMF）的$m_{x}=3$ keV，来自Pop I/II BH的SGWB在$f= 316 {\rm Hz}$处具有$Ω_{\rm GW}\approx2.8\times 10^{-9}~(5.0\times 10^{-9})$的峰值幅度，而在$f<10$ Hz处的GW辐射被严重抑制。对于$m_{\rm x}=1$ keV，SGWB峰值幅度与$m_{\rm x}=1$ keV相同，但在低…
2016-07-13 astro-ph.CO
Cold or Warm? Constraining Dark Matter with Primeval Galaxies and Cosmic Reionization after Planck
暗物质构成了宇宙中绝大多数的物质，但它的微观本质仍然是一个有趣的谜，对粒子物理学，天体物理学和宇宙学有着深远的影响。在这里，我们揭示了长期存在的问题，无论是暗物质是温暖或寒冷的结合测量星系光度函数的高红移z~10从哈勃太空望远镜与最近的宇宙学数据的再电离历史的宇宙从普朗克任务。我们推导出强大的和严格的边界上的温暖的暗物质粒子的质量，发现目前的数据需要它在2和3千电子伏之间的狭窄范围。此外，我们表明，不超过3千电子伏的质量也同时表明与银河系大小的星系中的卫星的本地数量的天体物理约束，虽然它是在边缘的莱曼α森林的分析紧张。对于质量超过3 keV的暖暗物质和冷暗物质，为了满足普朗克对光学深度的约束，并且不遇到卫星问题，需要调用天体物理过程，抑制质量M_H<几个10^8 M_sun的晕中的星系形成，对应于极限UV星等M_UV~-11。无论如何，我们预测了星系光度函数在M_UV~-12的z~8附近的下降，并强调其详细的形状对粒子物理和小晕中星系形成的天体物理都是非常有用的。这些期望将通过哈勃前沿场和詹姆斯韦伯太空望远镜的出现进行测试，这将使探测星系光度函数的非常微弱的一端达到z~8-10。
2015-08-10 astro-ph.CO
Constraining the Tail-End of Reionization Using Lyman-$α$ Transmission Spikes
我们研究了合成类星体光谱中$z > 5$处的Lyman-$α$传输尖峰，并讨论了它们与星系际介质性质的联系以及它们约束再电离模型的能力。我们使用最先进的辐射流体动力学模拟从宇宙再电离计算机系列预测传输尖峰的数量作为红移的函数，无论是在无限光谱分辨率的理想情况下，并在一个现实的观测设置。传输尖峰产生于位于紫外线源附近的高度电离的低密度区域。我们发现，大多数预测的尖峰是目前的观测无法解决的，并表明我们的模拟光谱与类星体ULAS J1120+0641的观测结果一致，约15%的实现。尖峰高度与气体密度和电离分数相关，但当合成光谱被平滑到实际可实现的光谱分辨率时，前一个链接被删除。尖峰宽度和相关的欠密区域的范围之间存在线性关系，其斜率依赖于红移。与观测结果一致，尖峰传输通量在距离明亮星系很小的地方被抑制，因为这些星系位于过密区域。我们认为，这种反相关可以用来限制大规模的密度模式。
2019-03-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the Contribution of Galaxies and Active Galactic Nuclei to Cosmic Reionization
了解宇宙再电离的详细过程是天体物理学和宇宙学的遗留问题之一。本文建立了一个包含高$z$星系和活动星系核贡献的宇宙再电离模型，并计算了再电离和热历史。为了保持模型的通用性和现实性，我们改变电离光子的逃逸分数，$f_{\rm esc}$，和活动星系核光度函数的暗端斜率在高红移，$α_{\rm hz}$，从观测到的宇宙恒星形成的历史和观测到的亮端紫外光度函数在$z \leq 6$的约束内。此外，我们模拟的光谱能量分布（SED）的活动星系核，这取决于爱丁顿比和黑洞的质量。通过比较计算的再电离历史与观测到的\ion{H}{i}分数和普朗克汤姆逊散射的光学深度，我们发现，当我们采用Giallongo等人得到的亮端光度函数时，$α_{\rm hz} > -1.5$和$f_{\rm esc} < 0.15$是有利的。只有当来自高z星系的贡献几乎可以忽略不计时，才允许AGN像Giallongo等人估计的那样大，同时也允许星系主导模型。我们还发现，SED的形状有显着的热历史上的影响。因此，它是预期的IGM的热状态的测量提供电离源的属性的有用信息。
2017-08-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining exotic high-$z$ reionization histories with Gaussian processes and the Cosmic Microwave Background
本研究利用高斯过程结合Planck CMB数据，无模型依赖地重构宇宙再电离历史，复现标准低红移再电离并严格约束高红移额外再电离，定义新参数τ_highz约束奇异能量注入场景，且代码数据公开。
2025-10-22 astro-ph.CO hep-ph
The kinetic Sunyaev-Zel'dovich signal from inhomogeneous reionization: a parameter space study
非均匀再电离是宇宙微波背景（CMB）中弧分尺度各向异性的一个来源，其中最重要的是动力学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）效应。阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）和南极望远镜（SPT）的观测工作准备首次探测到这一信号。事实上，最近的SPT测量结果将无量纲kSZ功率谱的界限放在了95% C.L.时P_tot < 2.8（6）μ K^2的多极点l=3000附近，通过忽略（允许）热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）效应和宇宙红外背景（CIB）之间的相关性。为了解释这些和即将到来的观测结果，我们使用公开可用的代码21 cmFAST从一套约100个再电离模型中计算kSZ信号。我们的物理再电离模型由高红移星系的电离效率、能够容纳恒星的晕的最低维里温度和电离光子平均自由程参数化，我们预测斑片状再电离的贡献为P_patchy = 1.5-3.5 micro K^2。因此，即使保守地采用再电离后信号的较低估计值P_OV ~ 2 micro K^2，我们的模型也没有一个与不包括相关性的激进的2 sigma SPT界限一致。这意味着：（i）再电离的早期阶段发生的方式比我们探索的恒星驱动情景所暗示的要均匀得多，例如，非常高的能量X射线或外来粒子的贡献显着;和/或（ii）有一个显着的CIB和tSZ之间的相关性。另一方面，保守的SPT边界与我们的所有模型都是相容的，并且处于约束再电离的边界上…
2012-02-28 astro-ph.CO
Expected constraints on models of the epoch of reionization with the variance and skewness in redshifted 21cm-line fluctuations
星系际介质中性氢的红移21厘米线信号是再电离期的直接探测。在本文中，我们调查的潜在的方差和偏度的概率分布函数的21厘米亮度温度的约束EoR模型。这些统计量很简单，很容易从观测到的可见度计算，因此适合于正在进行的望远镜如默奇森宽场阵列（MWA）和低频阵列（LOFAR）对EoR的早期探索。我们表明，通过执行Fisher分析，在$z=7-9$的方差和偏度是互补的，彼此约束的EoR模型参数，如最低维里温度的光晕主机发光物体，电离效率和平均自由程的电离光子在IGM。在量化上，约束能力高度依赖于前景减法和校准的质量。我们给出了一个最佳情况下的参数的约束估计，忽略系统的热噪声以外。
2016-05-10 astro-ph.CO
Constraining coupled quintessence with the 21cm signal
这条21厘米的谱线探测了从黑暗时代到再电离完成的物质扰动在很宽的红移范围内的演化。观测21厘米的宇宙学信号将扩展我们对宇宙演化的理解，因此研究不同宇宙学模型的预测是非常重要的。在本文中，我们专注于在全球信号实验和强度映射调查的再电离时代约束耦合的精髓模型的前景。为了得到全天21厘米信号和耦合的精粹中的波动，我们模拟了21厘米信号的宇宙学体积，包括暗物质和精粹场之间的耦合，其中耦合的强度由参数$Q$标记。我们发现，暗物质和quintessence之间的耦合修改结构的形成和加速再电离的过程。对于即将到来的21厘米线调查，如SKA和基准全球21厘米信号实验，我们执行Fisher矩阵分析，以约束耦合$Q$和暗物质密度参数$Ω_\mathrm{dm}$。结果表明，SKA将能够将$0.04$的上限设置为$|Q|$的68%。同时，这样一个全球21厘米探测器提供了一个约束周围的$ΔΩ_{\rm dm}\approx 0.005$的暗物质密度参数$Ω_\mathrm{dm}$，而SKA设置了一个相当弱的约束周围$ΔΩ_{\rm dm}\approx0.1$。这些限制与那些已经从宇宙微波背景中获得的限制相当，但是探索了一个完全不同的红移范围。
2020-05-25 astro-ph.CO
Constraining the reionization history using deep learning from 21cm tomography with the Square Kilometre Array
SKA 1-LOW望远镜即将进行的21厘米巡天将使早期宇宙中宇宙尺度上的中性氢分布成像成为可能。这些调查预计将产生巨大的成像数据集，将编码比功率谱更多的信息。这提供了另一种独特的方式来约束再电离历史，这可能会打破功率谱分析中的简并性。使用卷积神经网络（CNN），我们从我们的大型半数值模拟产生的21 cm图中创建了一个中性分数的快速估计器。我们的估计是能够有效地恢复中性分数（$x_{\rm HI}$）在几个红移的高精度为99\%的决定系数$R^{2}$量化。从SKA设计中加入仪器效应稍微增加了损失函数，但尽管如此，我们仍然能够以98%的类似高精度恢复中性分数，这仅减少1%.While弱依赖于红移被观察到，随着中性分数的减少，精度迅速增加。这是由于仪器噪声在宇宙高度中性的情况下向高红移方向增加。我们的研究结果表明，直接使用21厘米层析成像的承诺，以约束再电离的历史模型独立的方式，补充类似的努力，如从宇宙微波背景（CMB）观测的光学深度测量{ \it普朗克}。
2020-04-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining High Redshift X-ray Sources with Next Generation 21 cm Power Spectrum Measurements
我们使用的Fisher矩阵形式主义和半数值模拟，以获得定量预测的约束下一代干涉仪，如氢时代的再电离阵列（HERA）和平方公里阵列（SKA）的功率谱测量，将放置在加热高红移星系际介质的X射线源的特性。通过对$z=5$和$z=25$之间的观测，我们发现，即使在前景污染的“楔形”或FM波段内无法进行测量，拟议的331个元素HERA和SKA第1阶段也能够对这些第一X射线源的光谱特性进行$\lesssim 10\%$约束。当占的自旋温度波动的功率谱振幅的增强，我们发现，可观察到的签名的再电离扩展远远超出了功率谱中的峰值通常与it.We还发现，较低的红移简并之间的签名加热和再电离物理导致的再电离参数的错误，是显着大于以前的预测。在加热时期的观测能够打破这些简并，大大改善我们的约束。由于这两个原因，在加热时期的21.cm观测也大大增强了我们对再电离的理解。
2016-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Studying cosmic reionization with observations of the global 21-cm signal
我们探讨了21厘米信号的全球亮度温度的观测约束再电离历史和电离源的属性的能力。为了描述再电离信号，我们采用一个常用的玩具模型或结构形成模型，参数化的电离源的属性。如果结构形成模型捕获了再电离信号的实际演变，那么检测信号比玩具模型更容易;在这种情况下使用玩具模型也会导致重建再电离历史的系统误差，尽管足够灵敏的实验应该能够区分这两种模型。我们表明，在关于系统噪声和前景去除的乐观假设下，全球21厘米光谱的一年观测应该能够检测到广泛的现实模型，并测量再电离历史的主要特征，同时限制电离源的关键属性。
2012-05-07 astro-ph.CO
Enhanced Detectability of Pre-reionization 21-cm Structure
在宇宙被重电离之前，星系际氢的自旋温度很可能是由来自第一批恒星的紫外线辐射通过伍蒂森场效应从宇宙微波背景辐射中解耦出来的。如果IGM到那时还没有被加热到CMB温度以上，那么气体将相对于CMB以吸收的形式出现。大型稀有的X射线源可以向中性IGM注入足够的热量，因此在数十到数百Mpc的同向运动距离上，亮度温度差大于零，导致21厘米的大波动，幅度约为250 mK（角分到度角尺度），比再电离过程中电离气泡引起的幅度大一个数量级，约为25 mK。因此，这个信号可能更容易检测和探测更高的红移，而不是由于斑块再电离。对于第一批加热IGM的天体是类星体，它们拥有10^7个太阳质量的黑洞，在z~15处的丰度超过1个/Gpc ^3，阿雷西博天文台或500米孔径球面望远镜（FAST）的观测可以在大约一个月的专门观测时间内检测到它们的波动，并将其成像为大于5 σ的显著性。此外，MWA和LOFAR等现有设施可以探测到由10^5个太阳质量的黑洞组成的黑洞群产生的统计涨落，这些黑洞在z~10-12处的丰度约为10^4个/Gpc ^3。
2010-06-30 astro-ph.CO
The Near-IR Background Intensity and Anisotropies During The Epoch of Reionization
河外近红外（近红外）背景光的一小部分涉及来自星系在再电离过程中在红移超过6的紫外（UV）发射的红移光子。近红外背景的绝对强度和各向异性为观测第一光星系及其空间分布提供了一个新的途径。我们估计的河外背景光强度在再电离过程中占恒星和星云的发射从第一光星系。我们需要从这些星系的紫外光子密度产生一个再电离的历史，是一致的光学深度电子散射从宇宙微波背景测量。我们还需要在我们的模型中的星系的亮端光度函数再现测量的莱曼辍学光度函数在红移6至8。在$\sim$ 1.1 $μ$ m处的光谱峰处，绝对强度约为0.1至0.3 nW m $^{-2}$ sr $^{-1}$。我们还讨论了各向异性功率谱的近红外背景使用晕模型来描述星系分布。我们将我们对各向异性功率谱的预测与来自{ \it Spitzer}/IRAC、{ \it Hubble}/NICMOS和{ \it AKARI}的深近红外成像数据的现有测量进行比较。预测的均方根波动在几十个角分的角度尺度是大约一个数量级小于现有的测量。虽然强有力的论点已经作出了测量的波动没有涉及微弱的低红移星系的起源，我们发现，现有的测量也是不兼容的起源在再电离的时代。测得的近红外背景各向异性仍然无法解释，可能与一个身份不明的非天体物理起源。
2012-07-16 astro-ph.CO
Dark-ages reionization and galaxy formation simulation -- XXI. Constraining the evolution of the ionizing escape fraction
本研究利用Meraxes半解析模型与贝叶斯方法，联合高红移星系观测及再电离历史约束，得出电离光子逃逸率随晕和恒星质量转变，并确认低质量星系主导再电离。
2023-12-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining reionization with the first measurement of the cross-correlation between the CMB optical-depth fluctuations and the Compton y-map
我们提出了一个新的再电离探针，使用宇宙微波背景（CMB）的观测;在CMB光学深度的波动，探测积分电子密度，$δτ$，和康普顿$y$ -地图探测积分电子压力之间的互相关。这种互相关比$y$图功率谱受到后期集群贡献的污染要少得多。此外，这种互相关可以抑制电离气泡的温度，而光学深度涨落和动力学SZ效应则不能。我们测量这个新的观测使用普朗克$y$地图以及地图的光学深度波动，我们从普朗克CMB温度数据重建。我们使用我们的测量，以获得第一个CMB的上限内的电离气泡，$T_{\rm b}\lesssim 7.0\times10^5\,$ K（$2\,σ$）的温度。我们还提出了未来的预测，假设一个基准模型的特征再电离气泡大小$R_{\rm b}=5\,$ Mpc和$T_{\rm b}=5\times10^4\,$ K。使用信号主导的类PICO $y$图的基准互相关的信噪比变为具有CMB-S4 $δτ$的$\simeq7$和具有CMB-HD $δτ$的$\simeq13$。对于基准模型，我们预测CMB-HD $-$ PICO互相关应实现再电离参数的精确测量; $T_{\rm b}\simeq 49800^{+4500}_{-5100}\,$ K和$R_{\rm b}\simeq 5.09^{+0.66}_{-0.79}\,$ Mpc。由于电子密度波动的功率谱受$δτ$自动谱的约束，温度约束应该仅弱模…
2021-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects of constraining reionization model parameters using Minkowski tensors and Betti numbers
我们探讨了约束模型参数的时代的再电离（EoR）从21厘米的亮度温度图的可能性，使用组合的形态描述符构造的特征值的轮廓Minkowski张量（CMT），贝蒂数（计数连接区域$n_{con}$和孔$n_{hole}$）和该领域的漂移集的结构。我们使用一个三参数模型的EoR模拟使用21 \textrm{cmFAST}，即电离效率的源$ζ$，最低维里温度$T_{vir}$所需的崩溃成晕和电离辐射的最大半径描述的$R_{mfp}$。我们进行了贝叶斯分析，以恢复模型参数的模拟21厘米的图像从SKA阶段I在红移的$z=7.4$对应的平均中性氢分数的$\mathrm{\bar x}_{HI} \simeq 0.5$。我们发现，在没有噪声的情况下，在该领域与$x_{HI} \lesssim 0.5$的结构的平均尺寸是小于区域与$x_{HI} \gtrsim 0.5$和结构是同样各向同性时，$\mathrm{\bar x}_{HI}=0.5$。我们还发现，为了在$1~\mathrm{MHz}$的单个频率通道处将输入模型恢复到模拟噪声图像的$1-σ$精度内，对于观察时间$t_{obs}<2000~\mathrm{hrs}$，噪声$δT_b$图需要以尺度$R_s>9.5~\mathrm{Mpc}$进行平滑。最后，我们表明，系统的行为的统计电离的进展，使我们能够获得严格的约束$\mathrm{\bar x}…
2021-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining dark energy using the cross correlations of weak lensing with post-reionization probes of neutral hydrogen
我们研究了在再电离后时期探测CMBR弱透镜会聚场与下伏暗物质分布的大尺度示踪剂的互相关的前景。互相关，然后使用的暗能量状态方程（EoS）的模型与时间演变的暗能量的误差投影。利用Lyman- $α$森林和再电离后红移的HI 21 cm信号研究了弱透镜场的互相关角功率谱。角功率谱被表示为在断层扫描切片上的视线平均。我们发现，在类星体密度为$16 {\rm deg}^{-2}$的情况下，用扩展的uGMRT类仪器或BOSS类巡天观测多个$400$小时，可以在很高的信噪比（$>20$）下探测到覆盖半边天的弱透镜会聚场的互相关。弱透镜与莱曼- $α$森林的互相关允许不同参数化的暗能量EoS参数上的$1-σ$误差被约束在与组合的普朗克+SNIa+BAO+HST投影相当的精度水平。21厘米的弱透镜互相关被发现提供强约束的暗能量EoS参数的现值在$4\%$的7 CPL模型。对于除7 CPL型号外的其他型号，$w_a$的约束条件相当（$\sim 12\%$）。我们还发现，CPL参数化可能不是暗能量演化的最佳约束参数化。因此，CMBR弱透镜与中性氢再电离后探针的交叉相关性有可能使我们对演化的暗能量的性质有价值的理解。
2021-02-12 astro-ph.CO gr-qc
A New Approach for Constraining Large-Scale Temperature Fluctuations in the Intergalactic Medium
本研究利用XQ-100中71条类星体光谱的Lyman-α森林有效光深分布并结合流体动力学模拟，约束IGM大尺度温度涨落，在z=3.76得到迄今最严格上限。
2025-01-09 astro-ph.CO
Modelling the 21 cm Signal From the Epoch of Reionization and Cosmic Dawn
通过红移21厘米谱线研究宇宙黎明和再电离时期是SKA1的主要科学目标之一。它们的重要性在于它们与宇宙中最早的恒星密切相关。解释即将出现的数据需要对相关的物理过程进行详细的建模。在这篇文章中，我们专注于再电离的理论模型，这些模型是由在印度工作的各个小组根据即将到来的SKA制定的。这些模型包括纯分析和半数值计算以及完全数值辐射转移模拟。从这些模型的21厘米信号的预测将是有用的，在约束使用SKA数据的早期星系的属性。
2016-10-26 astro-ph.CO
Lyman-alpha Emitters in Ionized Bubbles: Constraining the Environment and Ionized Fraction
针对高红移莱曼阿尔法发射体关联，开发了首个结合贝叶斯统计与蒙特卡洛模拟的框架，用于量化其电离场和密度场，推断大尺度密度与电离比例，并应用于COSMOS场数据，证实其处于2.5-sigma过密区域且全局电离比例为0.60。
2022-10-12 astro-ph.CO
Constraining the axiverse with reionization
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；King’s College London（伦敦国王学院）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）；Harvard University（哈佛大学）；Università degli Studi di Salerno（萨莱诺大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所）
研究用再电离约束轴子宇宙的问题，通过大量IIB型弦理论模型计算轴子衰变导致的宇宙再电离历史，与观测比较，给出不同\(h^{1,1}\)下倾向低温再加热的模型比例，还提供代码，为相关研究打开大门。
2026-07-20 astro-ph.CO hep-ph
Unveiling the Phase Transition of the Universe During the Reionization Epoch with Lyman-alpha
再电离时代（6 < z < 10）标志着我们宇宙中第一个大星系成长成熟并开始影响周围宇宙的时期。大质量恒星和潜在的吸积超大质量黑洞使宇宙充满了电离辐射，烧掉了自复合（z~1000）以来充满星系际介质（IGM）的中性气体薄雾。这一过程的演变限制了这些最早的光源的关键特性，因此在观测上限制再电离是未来十年的一个关键科学目标。从光度学确定的星系中测量莱曼α辐射是一个高度限制的再电离探测器，因为中性IGM会共振散射这些光子，降低可探测性。虽然8- 10米望远镜已经完成了大量的工作，但这些观测需要超大型望远镜（ELT）;今天10米级望远镜的通量极限仅足以观测已知最亮的星系（m < 26）。用巨型麦哲伦望远镜（GMT）和30米望远镜（TMT）进行的超深探测将能够探测到比今天最深探测微弱2-3个星等的星系的莱曼α辐射。GMT上的宽场光纤光谱学与TMT上的窄场AO辅助狭缝光谱学相结合，将能够探测整个再电离时期电离气泡的预期大小，随后使用宽场红外空间望远镜进行度尺度深度成像调查。这些数据将提供第一个解决莱曼α为基础的地图的电离星系际介质在整个时代的再电离，约束模型的时间和空间演变的这种相变。
2019-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the Initial Mass function in the Epoch of Reionization from Astrophysical and Cosmological data
利用JWST光度函数等多类数据构建半经验再电离模型，通过贝叶斯推断约束恒星初始质量函数，发现其斜率在-2.8至-2.3之间且小质量端受抑，并缓解了JWST大质量星系与标准宇宙学的矛盾。
2024-03-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining reionization with persistent homology: a novel summary statistic for wide-field Lyman-$α$ emitter observations
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院）；University of Tsukuba（筑波大学）；The University of Tokyo（东京大学）；Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（东京大学宇宙射线研究所）；University of Catania（卡塔尼亚大学）；National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences（日本国立天文台，国立自然科学研究院）；SOKENDAI (The Graduate University for Advanced Studies)（综合研究大学院大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI)（宇宙物质与物理学 Kavli 研究所）
本文引入持续同调的Betti-0曲线作为新汇总统计量，约束LAE成团性以推断再电离中性氢占比，性能优于或媲美传统统计量，联合约束可提升精度约2倍。
2026-10-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining fuzzy dark matter with the 21-cm power spectrum from Cosmic Dawn and Reionization
Guangxi University（广西大学）；Tsinghua University（清华大学）
本研究通过模拟和预测，探讨了模糊暗物质对21厘米信号的影响，并评估了SKA1-Low对其参数的约束能力，发现天体物理过程与FDM效应存在简并。
2026-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the Early History of Cosmic Reionization by Future Cosmic Microwave Background Experiments
宇宙再电离在宇宙微波背景（CMB）的温度和偏振各向异性上留下了自己的印记。CMB望远镜的进步已经对再电离的历史施加了重大的限制。由于不久的将来CMB望远镜的目标是最大的灵敏度，或仅受宇宙方差（CV）限制的观测，我们在此预测未来CMB观测在约束再电离历史方面的潜力。在这项研究中，我们进行马尔可夫链蒙特卡罗分析CV有限的E-模式偏振观测，如LiteBIRD（光卫星的研究B-模式偏振和膨胀从宇宙背景辐射探测），基于几种不同的方法，不同的方式采样再电离历史。我们特别关注于估计非常早期的历史，发生在红移$z>15$，这是量化的部分CMB光学深度由于自由电子在$z>15$，$τ_{z>15}$。我们发现，$τ_{z>15} \sim 0.008$的再电离，这是远远低于目前的上限$τ_{z>15} \sim 0.02$，是可以实现的再电离模型在早期阶段与minihalo的优势，并可以区分与$τ_{z>15} \lesssim 5\times 10^{-4}$通过CV有限的CMB偏振观测。然而，对$τ_{z>15}$的准确估计仍然有些难以捉摸。我们调查是否resscribe有限球谐模式的E模式偏振数据可以解决这个缺点。
2022-02-09 astro-ph.CO
Effects of the sources of reionization on 21-cm redshift-space distortions
观测到的再电离时期的21厘米信号将被物质粒子的特殊速度沿着视线扭曲。这些红移空间失真将影响信号的对比度，也将使其各向异性。这种各向异性包含有关物质密度场和中性氢场之间的互相关性的信息，因此可以潜在地用于提取有关再电离源的信息。在本文中，我们研究了一个集合的模拟再电离的情况下，假设不同的模型的再电离源。我们发现，21厘米的各向异性是最好的测量功率谱的四极矩。我们发现，除非再电离源的属性在某种程度上是极端的，四极矩演变非常可预测的全球中性分数的函数。这种可预测性意味着红移空间畸变不是区分再电离源的一个非常敏感的工具。然而，四极矩可以作为一个模型无关的探针约束的再电离历史。我们表明，这样的测量可以在一定程度上通过第一代仪器，如LOFAR，而SKA应该能够测量再电离的历史，使用功率谱的四极矩，以极大的精度。
2015-12-02 astro-ph.CO
