Primordial non-Gaussianity from the 21 cm Power Spectrum during the Epoch of Reionization
原初非高斯性是暴胀宇宙学的一个关键检验。我们认为，在再电离的时代，从21厘米发射的电离功率谱的非高斯性的影响。我们专注于大尺度上的功率谱在7到8的红移，并探讨当前和下一代21厘米实验的局部非高斯参数f_NL的预期约束。我们表明，如SKA和MWA实验可以测量10阶的f_NL值。这可以通过一个数量级的快速傅里叶变换望远镜，如Omniscope。
2011-09-04 astro-ph.CO
Astroparticle Constraints from Cosmic Reionization and Primordial Galaxy Formation
我们推导出不同的暗物质替代冷暗物质（CDM）的方案中的天体粒子约束：热遗迹暖暗物质，WDM;模糊暗物质，$ψ$ DM;自相互作用暗物质，SIDM;无菌中微子暗物质，$ν$ DM。我们的框架是基于更新的确定的高红移紫外光光度函数的原始星系的红移$z\sim 10$，在上述DM方案的数值模拟红移依赖的晕质量函数，和强大的约束宇宙的再电离历史，从最近的天体物理和宇宙学数据集。首先，我们建立了一个宇宙再电离的经验模型，其特征在于由两个参数，即逃逸分数$f_{\rm esc}$的电离光子从原始星系，和极限UV幅度$M_{\rm UV}^{\rm lim}$下，外推的UV光度函数急剧增加。其次，我们执行UV光度函数和晕质量函数的标准丰度匹配，获得UV光度和晕质量之间的关系，其形状取决于每个DM场景特定的天体粒子数量$X$（例如，WDM粒子质量）;我们利用这样的关系，在分析中引入了一个限制，从原始星系形成，在阈值晕质量方面，超过原始星系可以有效地形成恒星。第三，我们实现了顺序更新的Bayesian MCMC技术，对三个参数$f_{\rm esc}$、$M_{\rm UV}^{\rm lim}$、$X$进行联合推断，并比较不同DM场景对再电离历史的结果。最后，我们强调了我们的天体粒子估计的相关性，在预测的行为的高红移紫外光度函数在微弱的，但未探索的幅度，可能会测试的詹姆斯韦伯太空望远镜的出现。
2022-09-12 astro-ph.CO
HI absorption from the epoch of reionization and primordial magnetic fields
我们研究了再电离时期原始磁场对HI吸收的影响。这些磁场的存在导致两种不同的效应：（a）由于双极扩散，磁场的衰减导致晕圈的加热，以及（b）由于磁场引起的额外物质波动导致晕圈数量的增加。我们分析了这两种影响，并表明，后者是潜在的观察，因为沿视线的晕的数量可以增加许多数量级。虽然这种效应在$0.3\hbox{--}0.6$ nG的范围内并不强烈依赖于磁场强度，但对于近无标度模型，它对磁场功率谱指数非常敏感。因此，这种吸收特征的检测可以是原始磁场及其功率谱的灵敏探针。我们讨论了这些功能的可探测性与正在进行的和未来的无线电干涉仪。特别是，我们表明，LOFAR可能能够检测到这些吸收功能在$z \simeq 10$在不到10小时的整合，如果背景源的通量为400毫焦耳。
2014-03-22 astro-ph.CO
A framework to mitigate patchy reionization contamination on the primordial gravitational wave signal
本文构建自洽的斑块状再电离建模与多观测量联合分析框架，利用kSZ、E模和B模数据约束电子密度斑块性，以消除其对标量张量比r测量的显著偏差。
2023-04-15 astro-ph.CO
Reionization, UV Luminosity and 21$\,$cm Sensitivity to Primordial Magnetic Fields: Impact of Energy Losses
Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院核物理研究所）；Vrije Universiteit Brussel（布鲁塞尔自由大学）
研究通过考虑能量损失对原始磁场的影响，重新评估其约束，并展示21厘米信号实验HERA对原始磁场的灵敏度提升。
2026-10-02 astro-ph.CO
Was there an early reionization component in our universe?
在我们对宇宙的认识中，仍然缺少对再电离时代的深刻理解。虽然未来的探测器将使我们能够测试$z\simeq 6$和$z\simeq 20$之间的红移的自由电子分数的精确演变，目前人们可以问什么样的再电离过程是允许目前的宇宙微波背景温度和偏振测量。再电离的早期贡献可能意味着偏离恒星形成决定再电离开始的标准图片。通过考虑广泛的一类可能的再电离参数化，我们发现，目前的数据并不需要在我们的宇宙中的早期再电离组件，只有一个边缘类的模型，基于一个特定的实现再电离，可能指向。此外，频率论赤池信息准则（AIC）提供了强有力的证据，对替代再电离的历史，有利于最简单的再电离的情况下，它描述了再电离的手段只有一个（恒定）再电离光学深度$τ$。
2018-03-27 astro-ph.CO
Primordial magnetic fields and the HI signal from the epoch of reionization
原始磁场诱导的结构形成的HI信号的再电离时代的影响进行了研究。使用半解析模型，我们计算在这种情况下的密度和电离不均匀性。我们证明：（a）与标准的$Λ$ CDM模型不同，整体HI信号只能在发射中看到;（b）由原始场引起的密度扰动，在HI两点关联函数上留下了磁场Jeans长度的独特特征;（c）电离不均匀性的长度尺度为$\la 1 \rm Mpc$。我们发现，峰值预期信号（两点关联函数）是$\simeq 10^{-4} \rm K^2$的范围内的尺度$0.5\hbox{-}3 \rm Mpc$的磁场强度范围内的$5 \times 10^{-10} \hbox{-}3 \times 10^{-9} \rm G$。我们还讨论了HI信号的可检测性。正在进行的和计划中的无线电干涉仪的角分辨率允许人们只探测我们所考虑的最大磁场强度。它们具有检测磁场感应特征的灵敏度。我们表明，未来的SKA既有角分辨率和灵敏度，以检测磁场感应信号在整个范围内的磁场值，我们认为，在一个星期的积分时间。
2009-11-02 astro-ph.CO
Revised estimates of CMB $B$-mode polarization induced by patchy reionization
通过宇宙微波背景中的$B$模偏振模式寻找原初引力波是当前和未来宇宙微波背景实验的主要目标之一。除了前景，在这个搜索的一个潜在的障碍是各向异性的二次$B$模式的偏振产生的CMB光子散射的自由电子产生的补丁宇宙学再电离。由于再电离历史的不确定性，这些二次各向异性的鲁棒预测是具有挑战性的。在本文中，我们修订估计的再电离引起的$B$模式的信号，结合最新进展的理解再电离通过观测的莱曼- $α$森林。为了获得这些$B$模式的估计，我们使用高动态范围的辐射传输模拟的再电离校准的LY $α$数据。这些模拟也与其他各种高红移观测结果一致。我们发现，在多极$\ell\approx 100$附近，再电离诱导出具有$\ell(\ell+1)C_\ell^{BB}/2π\approx 4\times 10^{-6}\,μ$ K $^2$的$B$模功率.因此，该次级信号处于具有张量-标量比$r<10^{-4}$的原始信号的水平，并且如果再电离是由驻留在质量为$\sim 10^{11}$ M $_\odot$的晕中的高度聚集的源提供的，则该次级信号可以增加$\sim 50$的因子。我们的研究结果表明，斑片状再电离对寻找原始引力波的贡献不太可能成为目前计划中的CMB实验的关注点。
2021-01-05 astro-ph.CO
Disentangling patchy reionization signatures from primordial gravitational waves using CMB $E$-mode and $B$-mode polarization
本研究开发贝叶斯框架结合CMB $E$-模和$B$-模偏振，利用SCRIPT模型中的$EB$估计器分离斑驳再电离与原初引力波信号，证实CMB-S4和PICO实验能高置信度探测斑驳$B$-模并助力$r$的无偏测量。
2023-10-25 astro-ph.CO
The scale-dependent signature of primordial non-Gaussianity in the large-scale structure of cosmic reionization
宇宙结构的形成取决于暴胀产生的初始密度涨落的统计分布。虽然最简单的模型预测了一个几乎完美的高斯分布，但更一般的模型预测了一个原始非高斯（PNG）的水平，观测可能还不够敏感，可以检测到。最近普朗克合作测量的CMB温度各向异性双谱显着收紧观测的限制，但他们仍然远离最简单的膨胀模型预测的PNG水平。低于CMB灵敏度的探测水平将需要其他方法，例如寻找PNG对星系晕集群的统计印记。在再电离时期（EoR），第一批恒星和星系向星系际介质（IGM）释放辐射，产生电离斑块，其大尺度几何形状和演化反映了恒星形成星系的潜在丰度和大尺度集群。IGM中的电离斑与星系晕之间的这种统计联系表明，观测再电离可能是限制PNG的另一种方法。我们采用线性微扰理论的再电离和半解析模型的基础上的扩展集形式主义的PNG对EoR的影响建模。我们量化PNG的大尺度结构的再电离的电离密度偏差，即电离原子的傅立叶空间中的总物质的超密度的比率，在小波数的影响。正如以前的研究发现，PNG创建一个规模依赖的签名晕偏差，所以，同样，我们发现一个规模依赖的签名电离密度偏差。我们的结果，这与以前的尝试在文献中描述这种PNG签名显着不同，将被应用到其他地方来预测其可观察到的后果，例如，在宇宙21厘米的背景。
2013-05-30 astro-ph.CO
Is patchy reionization an obstacle in detecting the primordial gravitational wave signal?
大尺度CMB B模偏振是对低频原初引力波信号的直接探测。然而，对该信号的明确测量需要对可能的污染进行精确的了解。一种这样的潜在污染来自于再电离时期期间自由电子空间分布的斑块。我们采用\emph{photon-conserving}半数值模拟和解析计算相结合的方法估计了由斑片再电离引起的B模功率谱，并与原始B模信号的幅度进行了比较。对于再电离的历史，这是在协议的几个最新的观测，我们发现，一个更强的二次B模式偏振信号时，产生的再电离是由大质量晕的源驱动，其幅度可以媲美重组凸块张量标量比$(r) \lesssim 5 \times 10^{-4}$。如果在B模式偏振数据的分析中忽略了斑片状再电离的污染，那么对于在此分析中考虑的再电离模型，当使用$\ell \in [50, 200]$之间的空间模式时，我们发现$r=\,10^{-3}$值中的最大偏差约为$30\%$，去透镜效率为$50\%$。对于即将进行的地面CMB实验西蒙斯天文台来说，从斑片状再电离中推断出的偏差并不是一个严重的问题，但对于旨在检测$r< 10^{-3}$值的CMB实验来说，这可能是一个潜在的混乱来源。然而，这个障碍可以通过利用功率谱的形状与原始信号的差异来消除。
2019-05-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of the primordial fluctuation power spectrum on the reionization history
本文提出利用再电离历史探测小尺度原初密度涨落，通过21cmFAST模拟研究跑动谱指数的影响，并结合莱曼-α发射体观测给出约束，表明其与CMB结合可有效研究原初涨落。
2023-12-27 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Local primordial non-Gaussianity from 'zero-bias' 21cm radiation during reionization
本文研究了再电离时期21cm辐射作为“零偏置示踪器”限制局域原初非高斯性的潜力，发现类噪声项阻碍了限制能力，但通过场级重建等高级分析技术有望实现10倍误差缩减。
2025-04-28 astro-ph.CO
Cosmic reionization by primordial cosmic rays
在所谓的宇宙重组之后，膨胀的宇宙进入了一段黑暗时期，因为大部分物质处于中性状态。然而，大约10亿年后，星系间空间再次被电离。这个过程被称为宇宙再电离，需要一些机制的运作，但目前还没有很好的理解。在其他电离源中，第三星族星、迷你类星体和X射线发射微类星体被引用。在这篇文章中，我们提出，原始宇宙射线，在第一个微类星体喷流的终点加速，可能也有助于星系际空间的再电离。为此，我们量化的电离能力的宇宙射线（电子和质子）在原始星系际介质使用广泛的粒子级联模拟。我们确定，根据微类星体喷流中加速的电子与质子的比例，宇宙射线对原始星系际介质再电离的贡献应该与来自微类星体吸积盘的X射线一样多。如果原始磁场的量级是$10^{-17}$ G，正如某些模型所表明的那样，那么宇宙射线在电离第一批恒星诞生地以外的中性物质方面发挥了重要作用。
2014-09-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
Effect of primordial non-Gaussianities on the far-UV luminosity function of high-redshift galaxies: implications for cosmic reionization
了解星系际介质（IGM）如何在z > 6时被再电离是当前高红移天文学的重大挑战之一。它需要对第一个天体物理物体（Pop III恒星、第一个星系）的坍缩及其与IGM的相互作用进行建模，同时将当前的观测设施推向极限。过去几年的观测和理论进展导致了一个相干图像的出现，其中氢电离光子的预算主要是由低质量的恒星形成星系，几乎没有来自Pop III恒星和类星体的贡献。因此，宇宙的再电离历史严重依赖于高红移的低质量星系的数密度。在这项工作中，我们将探讨如何在初始密度波动的统计特性的变化影响早期星系的形成。继Habouzit等人（2014）之后，我们运行了5个具有高斯和（尺度依赖）非高斯初始条件的N体模拟，所有这些都与普朗克约束一致。利用一个星系形成模型和一个粒子数合成程序，计算了远紫外星系在红移7 < z < 15时的光度函数，最小值为M_UV = -14。我们发现，具有强原始非高斯性的模型在< Mpc尺度上显示出远紫外光度函数在低质量星系中显着增强。我们采用了一个从最先进的流体动力学模拟校准的再电离模型，并表明这种非高斯性在宇宙再电离历史和电子汤姆逊散射光学深度τ_E上留下了清晰的印记。虽然目前的不确定性在物理的再电离和确定的τ_E仍然占主导地位的签名的非高斯性，我们的研究结果表明，τ_E最终可以用来约束初始密度波动的统计特性。
2014-10-28 astro-ph.CO
The impact of primordial supersonic flows on early structure formation, reionization and the lowest-mass dwarf galaxies
Tseliakhovich和Hirata最近发现，对宇宙学线性微扰理论的高阶修正导致了复合后的超音速相干重子流（即z~1020），相对于底层暗物质分布的均方根速度为~30 km/s，共动尺度为~<3 Mpc/h。为了研究这些相干流的影响，我们在5.0和0.7 Mpc/h的箱中进行了高分辨率N体加SPH模拟，整体流速为0（作为参考），30和60 km/s。模拟通过考虑详细的、原始的、非平衡气体化学（即H、He、H2、HD、HeH等）来跟踪宇宙结构的演变，冷却、恒星形成和恒星演化的反馈效应。我们发现，这些整体流抑制了低质量晕中的恒星形成（即在z~13之前，Mvir<~ 10^8 Msun），使第一批天体的丰度降低了~1%-20%，因此，宇宙恒星形成历史推迟了~ 2 e7年。单个物体中的气体分数在很早的时候就可以改变到两倍。因此，相干体流对（i）在最低质量晕（例如dSphs）中的恒星形成，（ii）通过抑制宇宙中某些斑块的再电离开始，以及（iii）中性氢的加热（即自旋温度）具有影响。我们推测，补丁性质的再电离和加热的几个Mpc尺度可能会导致增强的HI自旋温度的差异，引起更强的变化在HI亮度温度在黑暗时代后期。
2010-12-09 astro-ph.CO
Cosmic Reionization and the First Nonlinear Structures in the Universe
在这一章中，我们将概述宇宙中的氢原子和氦原子何时以及如何从中性转变为电离态的预期，重点关注最早、最不为人所知的阶段，并强调最重要的开放性问题。我们包括一个历史的总结，并强调了再电离的作用，作为宇宙大爆炸以来的几个里程碑之一，其地位作为一个独特的探测结构形成的开始阶段。
2015-11-03 astro-ph.CO
The Dark Ages of the Universe and Hydrogen Reionization
宇宙历史上的里程碑之一是第一个发光物体的形成和氢的再电离。宇宙结构形成的标准理论预测，第一代恒星在大爆炸后大约几亿年诞生。然后，黑暗的宇宙再次被点亮，最终充满了从恒星、星系和类星体发出的紫外光子。宇宙再电离的确切时期和过程的细节，甚至主要来源，除了宇宙早期被再电离的事实外，还不知道。再电离的特征预计会在宇宙微波背景辐射中留下印记，特别是在它的大尺度极化中。未来的CMB实验，连同其他探测器，如21厘米的调查，将提供丰富的信息，再电离过程。我们回顾了最近关于再电离的研究。从现有的观测在很宽的波长范围内的影响进行了讨论。最先进的计算机模拟的结果。最后，我们讨论了探索宇宙历史最初几亿年的前景。
2014-04-28 astro-ph.CO
Reionization history and CMB parameter estimation
我们研究如何在宇宙的再电离历史的不确定性影响其他宇宙学参数的估计从宇宙微波背景。我们分析WMAP7数据和合成普朗克质量的数据产生的一个现实的情况下，从高分辨率数值模拟获得的宇宙再电离历史。我们进行参数估计，使用一个简单的突然再电离近似，并使用Mortonson和胡提出的主成分分析（PCA）技术。我们得出两个主要结论：（1）采用简单的突然再电离模型不会将可测量的偏差引入到其他参数的值中，这表明为了从未来的CMB数据集（如普朗克）估计参数，不需要再电离的详细建模。(2)PCA分析不允许在现实情况下准确重建宇宙的实际再电离历史。
2012-11-29 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
Preheating of the Universe by cosmic rays from primordial supernovae at the beginning of cosmic reionization
来自宇宙再电离期的21厘米信号可以揭示z~30-10原始星系际介质（IGM）的加热历史。有人认为，来自第一个吸积黑洞的X射线可以在这些早期时期显著加热宇宙。在这里，我们提出了另一个IGM加热机制与第一批恒星。从先前的工作中得知，终结大质量第三星族恒星生命的强大超新星（SNe）的残余物可以很容易地从它们的宿主暗物质微晕中扩展到周围的IGM中，这得益于来自祖星的紫外线辐射对晕气体的光蒸发。我们认为，在这样的残余物的演化过程中，SN动能的一个显着的部分可以投入到低能量（E<30 MeV）的宇宙射线，最终将逃逸到IGM。这些次相对论性的宇宙射线可以在宇宙中传播，并在与第一批星系和类星体相关的更强大的再电离/加热机制发挥作用之前，将IGM加热约10-100 K。因此，未来的21厘米观测可以限制第一颗超新星的能量，并提供有关原始IGM中磁场的信息。
2015-09-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing the primordial Universe with 21-cm line from cosmic dawn/epoch of reionization
在宇宙最遥远的地方，中性氢的21厘米超精细跃迁是唯一可以用来示踪大尺度结构的物质。许多仪器已经工作并计划测量21厘米线信号，特别是，探测全球EoR信号的实验（EDGES）最近报告了第一次探测到吸收信号，这对应于再电离（EoR）时期的21厘米线全球信号。未来的大型射电望远镜，平方公里阵列（SKA）将能够提供21厘米线发射/吸收信号的高精度测量。本文综述了从EoR到暗时代的21 cm线全球信号和涨落信号的研究现状，总结了由最近的EDGES结果和SKA未来的观测所激发的我们如何探测原始宇宙的最新研究。我们重点讨论了两个应用的约束宇宙学的EDGES结果：对原始磁场和原始功率谱的约束。我们还讨论了潜在的未来SKA探测的暴胀宇宙，通过讨论预期的约束的原始功率谱，其绝热性，和原始的非高斯性从未来的观测21厘米波动。
2023-03-14 astro-ph.CO hep-th
Evidence for inhomogeneous reionization in the local Universe from metal-poor globular cluster systems
利用ΛCDM范式中星系集合体的一个基本特征，利用所观测到的贫金属球状星团的空间偏置和运动学来约束单个星系周围的局部再电离时期。选择了三个位于不同环境中的星系，进行了约束再电离在局域宇宙中的环境传播的第一次尝试。三个星系的联合约束（z_reion = 10.5^{+1.0}_{-0.9}）与最新的WMAP对简单瞬时再电离模型的z_reion约束非常一致。更重要的是，这里发现的z_reion值的范围与其他观测的z_reion估计的全球范围一致。我们还发现了一个1.7σ的指示，表明在高密度环境中的星系际介质被再电离之前，在低密度环境中完成了再电离。这与某些理论模型相一致，这些模型预测再电离的持续时间在全球范围内延长，中性氢袋在高密度环境中幸存下来，即使在周围区域被再电离之后。更一般地说，这项工作提供了一个有用的限制星系恒星晕的形成历史。
2012-04-11 astro-ph.CO
Boosting the optical depth to Thomson scattering with primordial black hole evaporation at high redshift
University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM)（蒙彼利埃宇宙与粒子实验室）；Sorbonne Universitè, CNRS, UMR 7095, Institut d’Astrophysique de Paris（巴黎天文物理研究所）
该研究针对ΛCDM模型下BAO与CMB数据的差异，探究高红移原初黑洞蒸发产生的额外光学深度能否缓解差异，发现其提升量不足，无法显著消除差异。
2026-08-04 astro-ph.CO
Early star-forming galaxies and the reionization of the Universe
形成恒星的星系是宇宙历史的宝贵线索。哈勃太空望远镜最近的观测进展导致了对最早的已知星系的发现和研究，这些星系对应于宇宙只有~ 8亿年历史的时期。来自这些早期星系的强烈紫外线辐射可能引发了宇宙历史上的一个重大事件：星系际氢的再电离。正在开发新技术来了解这些最遥远星系的特性，并确定它们对宇宙演化的影响。
2010-11-02 astro-ph.CO
Maximal X-ray feedback in the pre-reionization universe
再电离前宇宙中的X射线反馈是再电离和早期星系际介质热演化的主要能量来源之一。然而，高红移的X射线源在很大程度上仍然无法观测。研究早期宇宙中X射线反馈的整体效应的另一种方法是完整的宇宙学模拟。为此，本文建立了一个超大质量黑洞吸积反馈的X射线解析模型，作为未来宇宙学模拟的子网格模型。我们的分析模型提供了一个暗物质晕的质量和SMBH它的主机，其中的效率是由热反馈和封闭的引力势的晕之间的能量平衡参数之间的关系。为了校准模型，我们耦合的光环级配方与Press-Schechter晕质量函数，并获得全球质量和能量密度。然后，我们将我们的模型与各种观测约束进行比较，例如由此产生的软X射线和IR宇宙辐射背景，以测试我们对模型参数的选择。我们特别推导出模型参数，不违反任何约束，同时提供最大的X射线反馈前再电离。此外，我们考虑了SMBH X射线源对再电离和21 cm吸收信号的贡献。
2022-07-29 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
Suppression of small baryonic structures due to a primordial magnetic field
我们调查的过滤质量上的原始磁场的存在的影响，表征的最小重子质量，可以形成在暗物质（DM）晕。对于低于过滤器质量的质量，DM晕的重子含量被严重抑制。过滤质量是当一个晕中的重子与DM的质量比等于宇宙中重子与DM的质量比的一半时的质量。过滤质量此前曾用于星系形成的半解析计算，但没有考虑可能存在的原始磁场。我们在这里研究它对过滤器质量的影响。对于$B_0 \sim 1$或2 nG的均匀共动原始磁场和在红移$z_s=11$处开始并在$z_r=8$处完成的再电离时期，滤波器质量在红移8处增加，例如，分别增加4.1和19.8倍。的依赖性的过滤器质量上的参数描述的再电离时代的影响。我们的研究结果对于在均匀原始磁场存在下低质量星系的形成具有特别重要的意义。例如，对于$B_0\sim 1\nG$和$z_s\sim 11$和$z_r\sim7$的再电离时期，我们的结果表明，总质量为$M\sim5 \times 10^8\msun$的星系需要在红移$z_F\gtrsim 2.0$形成，总质量为$M\sim10^8\msun$的星系需要在红移$z_F\gtrsim 7.7$形成。
2010-03-14 astro-ph.CO
Machine Learning Applied to the Reionization History of the Universe in the 21 cm Signal
再电离时代（EoR）的特点是第一个发光源和星系际介质（IGM）的低密度气体之间的丰富相互作用，来自这些来源的光子覆盖了IGM。目前，对与EoR相关的关键观测量的观测限制很少，例如再电离的中点和持续时间。虽然下一代射电干涉仪（如氢时代再电离阵列（HERA）和平方公里阵列（SKA））即将对21厘米功率谱进行的观测预计将很容易提供关于再电离中点的信息，但仅从功率谱中提取持续时间是一个更困难的命题。作为提取再电离信息的另一种方法，我们提出了卷积神经网络（CNN）的再电离图像的应用。这些图像在天空平面上是二维的，并在一系列红移值处提取，以生成“图像立方体”，这些图像立方体在质量上与HERA和SKA将在不久的将来生成的图像立方体相似。此外，我们还考虑了来自银河系的明亮前景信号对干涉仪图像立方体的影响，但不包括观测引起的噪声。我们表明，我们能够使用CNN将再电离$Δ$ z的持续时间恢复到5%以内，假设再电离的中点已经相对较好地受到约束。这些结果对于估算$τ$，即宇宙微波背景的光学厚度，具有令人兴奋的影响，它可以帮助约束其他宇宙学参数。
2019-08-05 astro-ph.CO
Self-consistent Semi-analytic Modeling of Feedback During Primordial Star Formation and Reionization
我们提出了一个新的半解析模型的第一批恒星的形成。我们的方法需要暗物质晕合并树（包括3维空间信息）从宇宙学N体模拟作为输入，并应用解析处方计算人口III（流行III）和金属富集的恒星形成历史。我们已经开发了一种新的方法来准确地计算影响Pop III恒星形成的主要反馈过程：H $_2$从莱曼-沃纳（LW）辐射的光解离，抑制恒星形成由于不均匀的再电离，和通过超新星风的金属富集。我们的方法利用基于网格的方法，依靠快速傅立叶变换（FFT），以快速跟踪整个模拟框中的三维LW强度，电离分数和金属丰度。我们提出了广泛的天体物理模型参数的模拟从$z\approx 30-6$。最初的远程LW反馈和本地金属富集和再电离反馈占主导地位。然而，对于$z \lesssim 15$，我们发现Pop III型恒星的恒星形成率密度（SFRD）受到外部金属富集（来自一个晕的金属污染其他原始晕）和不均匀再电离的影响。我们发现这些过程的相互作用对于$z \lesssim 10$的Pop III SFRD尤其重要。再电离反馈延迟恒星形成足够长的时间，使金属气泡到达光晕，否则就会形成Pop III恒星。与单独的LW反馈相比，包括这些效应可以导致在$z=6$下Pop III SFRD的数量级以上的降低。
2020-06-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial Black Hole Abundance from Reionization
Tsung-Dao Lee Institute & School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所与物理与天文学院）；Università degli Studi di Salerno（萨莱诺大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Gruppo Collegato di Salerno - Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所 - 萨莱诺协作组 - 那不勒斯分部）
通过再电离历史约束原始黑洞蒸发的初始丰度，利用高斯过程重建自由电子分数，结合CMB极化数据，提高对PBH蒸发的探测精度。
2026-10-20 astro-ph.CO hep-ph
The observable signature of late heating of the Universe during cosmic reionization
再电离时代的模型和模拟预测，氢原子21厘米跃迁的光谱将显示出一个明确的波动峰，分别在红移和标度，标志着再电离的中心阶段和电离气泡的特征尺寸。这是基于这样的假设：宇宙气体被恒星残骸（特别是X射线双星）加热到远高于当时宇宙微波背景的温度（~ 30 K）。在这里，我们表明，而不是硬光谱（即光谱与更多的高能光子比低能光子）的X射线双星使这种加热无效，导致延迟和空间均匀加热，修改21厘米的签名再电离。我们不应该寻找大尺度波动的简单上升和下降（峰值在几毫开尔文），我们必须期待一个更复杂的信号，也具有明显的最小值（小于1毫开尔文），标志着宇宙平均气体温度在微波背景之上的上升。可能使用今天运行的射电望远镜观察该信号，将证明在早期存在硬X射线宇宙背景。
2014-02-05 astro-ph.CO
Mean Energy Density of Photogenerated Magnetic Fields Throughout the Epoch of Reionization
磁场在宇宙中无处不在。它们似乎存在于几乎所有的尺度和所有的时代。然而，宇宙学尺度上的场是天体物理学的还是宇宙学的起源仍然是一个悬而未决的主要问题。在这里，我们专注于天体物理机制的基础上的星系际介质的光电离在时代的再电离。基于以前描述孤立电离源周围物理机制的研究，我们在这里提出了一个分析模型来估计这种机制对整个宇宙磁化的贡献水平，这要归功于源的分布，在早期发光结构形成之前和旁边。该模型表明，在任何放大过程之前，宇宙可能会通过这种机制被整体磁化到至少几个$10^{-20}$ ~G随动的量级（即再电离时期的几个$10^{-18}$ ~G）。
2017-11-27 astro-ph.CO
Fingerprints of Primordial Universe Paradigms as Features in Density Perturbations
实验区分不同的原始宇宙范式，导致大爆炸模型是一个突出的挑战，在现代宇宙学和天体物理学。我们表明，存在于原始宇宙模型中的一种通用类型的信号可以用于此目的。这些信号是由大质量场的微小振荡引起的，并表现为原始密度扰动的特征。它们能够记录原始宇宙尺度因子的时间依赖性，从而为特定范式提供直接证据。
2011-06-08 astro-ph.CO
Ultraviolet Luminosity Density of the Universe During the Epoch of Reionization
银河系外背景光的空间波动跟踪宇宙中所有恒星和星系的总发射。多波长研究可用于测量宇宙大约5亿年时再电离期间第一个星系的综合发射。在这里，我们报告弧分尺度的空间波动，在最深的天空调查之一，哈勃太空望远镜在五个波段之间的0.6和1.6 $μ$ m。通过模型拟合观测到的强度涨落角功率谱，得到$z$ > 8时星系的紫外光度密度为$\log ρ_{\rm UV} = 27.4^{+0.2}_{-1.2}$ erg s $^{-1}$ Hz $^{-1}$ Mpc $^{-3}$ $(1σ)$ .这种水平的综合光发射允许一个显着的表面密度较暗的原始星系，低于点源检测水平在目前的调查。
2015-09-09 astro-ph.CO
A Short Introduction to Reionization Physics
再电离时代探测了我们宇宙的状态，当第一批恒星形成并电离周围介质中的氢原子时。由于这个时代还没有被观测到，它通常被称为观测宇宙学的“最后的前沿”。这一最后的前沿领域吸引了大量的关注，因为在各种波段都有大量的望远镜。这篇评论文章总结了理解再电离的有趣物理学所需的一些概念，以及如何使用相关的观测来分析高红移宇宙。
2022-09-18 astro-ph.CO
Signatures of X-rays in the early Universe
由于其长的平均自由程和对星系际介质（IGM）的有效加热，X射线可能对宇宙的热和电离历史产生巨大影响。我们在各种信号中探索这一点：（i）再电离历史：包括X射线导致更早，更长时间的再电离。来自X射线加热的有效热反馈可以产生延长的~10%的电离时期。(ii)再电离形态：X射线对再电离的相当大的贡献（~10%）导致更均匀的形态，尽管当在相同的全局中性分数xH下进行比较时，影响是适度的。然而，形态的变化不能通过增加电离源的偏置来抵消，使其成为稳健的特征。(iii)动力学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）效应：在固定的再电离历史下，X射线使l=3000时的kSZ功率降低约0.5 microK^2。我们的极端模型中，X射线占主导地位的再电离是唯一一个勉强符合上限从南极望远镜，假设没有热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）-尘埃星系的相关性。由于这种极端的模型是不可能的，我们得出结论，应该有一个相当大的tSZ尘埃星系信号。(iv)宇宙21厘米信号：在再电离的高级阶段（xH<0.7），X射线对21厘米功率谱的影响是适度的，除了极端的X射线主导的模型。X射线的最大影响是控制IGM加热。事实上，除非热反馈是有效的，否则X射线加热的时期可能与再电离的开始重叠（xH>0.9）。这导致21 cm功率谱比忽略该重叠的朴素估计所获得的功率谱高约10-100倍。然而，如果热反馈是有效的，由此产…
2013-04-17 astro-ph.CO
The Epoch of Reionization
宇宙的黑暗时代随着第一代星系的形成而结束。这些物体开始发射紫外线辐射，在它们周围形成电离区域。在足够数量的电离源形成后，宇宙中气体的电离部分迅速增加，直到氢完全电离。在这段时间里，宇宙气体从中性到电离，被称为宇宙的再电离时代。再电离时代与宇宙学中的许多基本问题有关，例如第一个星系的性质，（迷你）类星体的物理学，非常贫金属恒星的形成以及天体物理学中的一系列其他重要研究课题。因此，揭示它将对早期宇宙结构形成的研究产生深远的影响。这一章回顾了当前关于再电离期存在的观测证据，它的关键理论方面和主要特征，最后是各种有望揭示它的观测探测器，特别强调了红移21厘米探测器，目前正在建造或设计的各种实验，以及我们可以从它们那里了解到关于再电离期的信息。
2012-06-01 astro-ph.CO
Probing features in inflaton potential and reionization history with future CMB space observations
我们认为，在未来的宇宙微波背景（CMB）偏振测量的原始功率谱的探测功能的前景。在暴胀情形的范围内，光谱中的这些特征可以由暴胀子势中的局部非光滑部分（一般是光滑的和准平坦的）产生，而这些局部非光滑部分又可能源于与暴胀子相互作用的其他量子场在暴胀期间的快速相变。它们可以拟合CMB温度功率谱中的一些异常值，这些异常值在标准的暴胀${\mathrmΛ}$ CDM模型中没有得到解决。我们认为Wiggly Whipped Inflation（WWI）是一个理论框架，与标准的暴胀模型相比，它改善了普朗克2015年温度和极化数据的拟合，尽管没有达到统计学显著水平。我们表明，在第一次世界大战模型的潜力的某些类型的功能，导致振荡的原始功率谱，扩展到中等和小尺度可以约束高置信度（在3 $σ$或更高的置信水平）的仪器作为宇宙起源探测器（CORE）。为了研究暴胀特征和再电离时代的足迹之间可能的混淆，我们考虑了一个扩展的再电离历史，随着红移的减少，自由电子单调增加。我们讨论了目前的限制，这个模型的扩展再电离和未来的预测与核心。我们还预测，在何种程度上，这种扩展的再电离可以在识别数据中的暴胀特征时造成混乱。
2018-04-04 astro-ph.CO
Modeling Reionization in a Bursty Universe
我们提出了半解析模型的时代的再电离集中在连续和突发恒星形成（SF）之间的差异。我们的模型利用物理动机的分析适合在一个有代表性的宇宙体积的暗物质晕周围的HII区域的一维辐射传输模拟。约束我们的模拟与观测到的和外推的UV光度函数的高红移星系，我们发现，对于一个固定的晕质量，恒星星族形成的爆发模型产生较大的HII区域，留下了长寿命的遗迹HII区域，能够保持部分电离的星系际介质（IGM）中的方式类似于早期的X射线背景。整体效果是IGM的光学深度显著增加，$τ_e$，再电离的红移增加较温和。为了产生普朗克观测到的$τ_e =0.066$和红移$z_{\rm re}\sim 6$的完全再电离，具有爆发SF的模型需要一个逃逸分数$f_{\rm esc}\sim 2\%-10\%$，该分数比假设连续SF的$f_{\rm esc}\sim 17\%$低2-10倍，并且与$z=0$和$z\sim 1.3-6$观测到的$f_{\rm esc}$的上限一致。再现观测到的$τ_e$和$z_{\rm re}$所需的电离光子预算取决于SF爆发的周期和占空比以及中性IGM的温度。这些结果表明，如果再电离是由SF短爆发驱动的，那么观测到的和预测的再电离光子收支之间的紧张关系可以得到缓解，这可能与星族III星和致密星团（如原球状星团）的形成有关。
2016-02-19 astro-ph.CO
Introducing SPHINX-MHD: The Impact of Primordial Magnetic Fields on the First Galaxies, Reionization, and the Global 21cm Signal
我们目前的第一个结果SPHINX-MHD，一套宇宙学辐射磁流体动力学模拟研究的影响，原始磁场（PMFs）对星系的形成和星系际介质的演化在再电离的时代。该模拟是第一个采用多频，在飞行中的辐射传输和约束运输理想磁流体在宇宙学的背景下，同时模拟再电离的非均匀过程以及PMFs的增长。我们运行一系列的$(5\,\text{cMpc})^3$宇宙学体积，改变种子磁场的强度（$B_0$）和它的光谱指数（$n_B$）。我们发现，PMF有$n_B > -0.562\log_{10}\left(\frac{B_0}{1{\rm n}G}\right) - 3.35$产生的电子光学深度（$τ_e$）是不符合CMB的限制，由于不切实际的早期崩溃的低质量矮星系。对于$n_B\geq-2.9$，我们的约束比普朗克的$\sim{\rm n}G$约束严格得多。不满足我们的约束条件的PMF对再电离历史或UV光度函数的形状几乎没有影响。同样，检测Lya森林由于PMF的变化将是具有挑战性的，因为光电离和光加热有效地平滑了密度场。然而，我们发现，在全球21厘米信号的第一个吸收功能是一个敏感的指标的PMF的属性，即使是那些满足我们的$τ_e$约束。此外，强保偏光纤可以使LyC光子的逃逸量增加25%，并使星系的有效半径缩小$\sim44\%$，从而增加星系巡天的完整性。最后，我们的模拟表明，调查的震级限制为${\rm M_{…
2021-07-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Dark Side of Reionization: Probing Cooling in the Early Universe
探索从氢重组到第一批恒星和星系形成的结构增长是观测宇宙学最重要的未知领域之一。远红外光谱覆盖$λ$ 100-500微米的空间，和狭窄的部分传输大气波段可从地面上，开辟了探测分子氢和金属精细结构线从原始云的可能性，第一批恒星和星系形成在6 < z $<$ 15。基于斯皮策对冲击波产生的意外强大的H2发射的观测，我们认为下一代远红外空间望远镜可能会打开一个新的窗口，进入主要的云冷却过程和反馈效应，这是这个重要但未探索的时代的特征。没有这个窗口，我们基本上看不到主导的云冷却，这不可避免地导致恒星形成和宇宙再电离。
2009-03-10 astro-ph.CO
Hydrogen Reionization in the Illustris universe
星系形成的流体动力学模拟，如Illustris模拟，已经发展到一个状态，他们近似地再现所观察到的恒星质量函数从高到低的红移。这在原则上允许自洽模型的再电离，利用扩散气体分布的准确表示连同这些模拟提供的星系的现实增长，在一个有代表性的宇宙体积。在这项工作中，我们应用和比较两个辐射转移算法实现GPU加速代码的$106.5\,{\rm Mpc}$宽体积的Illustris在后处理，以调查再电离过渡预测该模型。我们发现，第一代星系形成的插图是几乎能够reflecting宇宙的红移$z\sim 7$，提供相当乐观的假设逃逸分数和分辨率的限制。我们最乐观的模型发现光学深度为$τ\simeq 0.065$，这与最近的普朗克2015年的测定非常一致。此外，我们表明，基于矩的方法与M1封闭辐射转移给出了广泛一致的结果与我们的角度分辨辐射转移计划。在我们喜欢的基准模型中，20%的氢被红移的$z=9.20$重电离，而这迅速攀升到80%的红移的$z=6.92$。然后，直到$z=6.24$，99%的氢被电离。平均而言，再电离在我们的模型中进行“由内而外”，再电离气泡的尺寸分布逐渐具有越来越大的尺寸区域，而小气泡的丰度保持相当恒定。
2015-08-31 astro-ph.CO
Dilution of baryon asymmetry in the early universe due to primordial blackhole decay
宇宙形成初期的原初黑洞在物质主导时代衰变产生光子，从而导致重子不对称性的稀释和宇宙标度因子的演化。在考虑瞬时衰变近似、宇宙膨胀的现实模型和原始黑洞的对数正态谱的情况下，对这一过程进行了检验和计算。
2019-01-21 astro-ph.CO
Constraining the Astrophysics of the Cosmic Dawn and the Epoch of Reionization with the SKA
平方公里阵列（SKA）将提供对早期宇宙的前所未有的看法，使用红移21厘米线的干涉观测。这条21厘米的线探测宇宙气体的热和电离状态，这是由我们宇宙中第一个结构的诞生和演化所决定的。在这里，我们将展示21厘米信号的演变将使我们能够研究第一代星系何时出现，它们的性质是什么，以及星系际介质的结构是什么。我们强调了定性趋势，这将为早期宇宙提供强大的见解。
2015-01-16 astro-ph.CO
Probing primordial non-Gaussianity: The 3D Bispectrum of Ly-alpha forest and the redshifted 21-cm signal from the post reionization epoch
我们探讨了使用三维双谱的Ly-alpha森林和红移21厘米的信号从后再电离时代约束原始非高斯的可能性。这两个场都描绘了中性氢的大规模分布，并可能被视为底层暗物质场的示踪剂。本文首先给出了两个任意三维有偏示踪剂的自谱和互谱的一般形式，然后将其应用于具体情况。我们已经模拟了三维Ly-alpha发射通量场作为一个连续的示踪剂采样沿一维串，对应于类星体的视线。对于后再电离21厘米信号，我们使用了线性偏置模型。我们使用Fisher矩阵分析提出的第一个预测的界限上f_{NL}和其他偏置参数使用三维21厘米双谱和其他交叉双谱。f_{NL}的界限取决于调查体积和各种观测噪声。我们考虑了一个类似于BOSS的Ly-alpha巡天，其中类星体的平均数密度为\bar{n} = 10^{-3} Mpc^{-2}，光谱是在2 σ水平上测量的。对于21厘米的信号，我们已经考虑了4000小时的观测与未来的SKA一样的无线电阵列。我们发现在我们的分析中得到的f_{NL}上的界限（6 < Δ f_{NL} < 65）与CMBR和星系巡天是竞争性的。我们还发现，通过结合各种交叉双谱估计，它是可能的约束f_{NL}在一个水平Δ f_{NL} ~ 4.7。对于等边和正交模板，我们分别得到了组合估计量的Δ f_{NL} ^{equ}~17和Δ f_{NL} ^{orth}~13。这对于理解原始扰动产生的机制是很重要的。
2013-04-03 astro-ph.CO gr-qc
Constraint on the abundance of primordial black holes in dark matter from Planck data
我们使用2015年公布的普朗克数据，在两种不同的再电离模型（一种是瞬时再电离，另一种是不对称再电离）下约束暗物质中的原生黑洞（PBH）丰度，并将WMAP 3年数据中PBH丰度的上限显著提高了两个数量级左右。此外，这些新的限值意味着在$95\%$置信水平（C.L.）下，PBH二进制合并的事件率（Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$）小于$M_\text{pbh}=30M_\odot$的$0.002$、$M_\text{pbh}=10M_\odot$的$5$和$M_\text{pbh}=2M_\odot$的$2000$，因此，GW150914似乎不太可能是由PBH双星合并产生的。
2016-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
What do observations of the Lyman-alpha fraction tell us about reionization?
研究宇宙再电离历史的一个有吸引力的方法是测量莱曼α分数的红移演化，莱曼破裂选择星系的百分比在Ly-alpha线中明显发射。当星系际介质变得明显中性，星系的Ly-alpha发射逐渐减弱时，这一部分预计会向高红移方向下降。有趣的是，使用这种技术进行的早期测量表明，在z ~ 7附近，Ly-alpha分数会大幅下降。以前的工作得出结论，这需要一个令人惊讶的中性星系际介质-中性氢填充超过50%的宇宙体积-在这个红移。我们模型的演变Ly-alpha分数使用宇宙学模拟的再电离过程。在再电离完成之前，由于再电离的不均匀性，模拟的Ly-alpha分数具有较大的空间波动。由于现有的Ly-alpha分数测量在天空中的范围相对较小，并且只对这些区域进行稀疏采样，因此它们可能会偶然探测到大多数Ly-alpha衰减高于平均值的星系。我们发现，这个样本方差不是非常大的现有调查，但它确实有点减轻所需的中性分数在z ~ 7。定量地，在校准以匹配再电离后的测量的基准模型中，我们发现当前z = 7的观测需要在95%置信水平下x_HI > 0.05的体积平均中性分数。因此，我们发现z ~ 7 Ly-alpha分数测量确实可能在再电离完成之前探测宇宙，但它们不需要非常大的中性分数。
2013-12-04 astro-ph.CO
21-cm fluctuations from primordial magnetic fields
本文研究原初磁场通过增强小尺度密度涨落对宇宙再电离和21厘米信号的影响，利用21cmFAST模拟并结合CMB光学深度约束，预测HERA干涉仪可探测到pG量级的原初磁场。
2024-03-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
HI as a Probe of the Large Scale Structure in the Post-Reionization Universe: Visibility Correlations and Prospects for Detection
在后再电离时代的HI分布的模拟地图被用来研究与现有的和即将到来的射电望远镜检测的前景。我们认为，在红移辐射的超精细过渡与1420 MHz的静止帧频率的检测。讨论了利用可见度相关性进行统计检测的可能性。我们表明，MWA（默奇森宽场阵列）和GMRT（巨型米波射电望远镜）可以潜在地检测信号的HI分布在高红移。MWA可以探测到大角度尺度下的可见度相关，在后再电离时代，它可以探测到所有的红移。GMRT可以在较低的红移下探测到可见度相关，特别是在z = 1.3的巡天有很强的情况。我们还讨论了使用GMRT直接检测HI分布中罕见峰的前景。我们表明，直接检测应该是可能的积分时间是可比的，甚至小于，统计检测所需的时间。具体地，可以通过测量可见度相关性来进行HI分布的统计检测，并且可以在少于1000小时的观测中使用GMRT来直接检测HI分布中的罕见峰值。
2010-04-28 astro-ph.CO
Probing the Epoch of Reionization with Low Frequency Arrays
再电离时代（EoR）是宇宙中氢在“黑暗时代”之后重新出现的时代。这是宇宙中氢所经历的两个主要相变中的第二个，第一个阶段是氢在红移约1100处变成中性的复合时代。EoR发生在z = 10附近，可能是由第一个辐射发射天体物理源引起的，因此它对我们理解宇宙何时以及如何“决定”开始形成天体物理对象以及如何影响宇宙中随后的结构形成至关重要。因此，EoR与宇宙学中的许多基本问题有关，星系形成，类星体和非常贫金属的恒星;所有这些都是现代天体物理学中最重要的研究问题。红移的21 cm超精细谱线被广泛认为是详细研究EoR的最有前途的探针。在不久的将来，一些低频射电望远镜（LOFAR、MWA、GMRT和SKA）将能够观测到来自高红移宇宙的21厘米辐射。在本文中，我提出了我们目前的电离过程的图片，审查21厘米线物理和讨论的挑战，目前的一代实验预计将面临的。最后，我讨论了SKA在探索EoR和宇宙的黑暗时代的潜力。
2010-02-13 astro-ph.CO
Exploring the cosmic dawn and epoch of reionization with 21cm line
宇宙的黑暗时代，当没有发光物体存在时，随着第一批恒星、星系和黑洞的诞生而结束。这个时代被称为宇宙黎明。宇宙再电离是宇宙中星系际介质在发光天体发射的电离光子驱动下发生的主要跃迁。虽然从黑暗时代到再电离的时期是宇宙中的一个里程碑，但我们对这一时期的认识还不够。由中性氢发射的宇宙21厘米信号有望为这一时期打开一扇新的窗口。在这篇综述文章中，我们首先介绍了21厘米线的基本物理和第一颗恒星如何影响21厘米线信号。接下来，我们简要总结了如何通过统计和机器学习方法从21 cm线信号中提取天体物理信息。我们还讨论了21厘米线信号和其他发射线之间的协同作用。最后，我们总结了21厘米实验的现状。
2023-03-20 astro-ph.CO
Redshift-space 21-cm bispectrum multipoles as an SKA-era gravity test in the post-reionization Universe
Indian Statistical Institute（印度统计研究所）；McGill University（麦吉尔大学）；Ciela—Montreal Institute for Astrophysical Data Analysis and Machine Learning（Ciela-蒙特利尔天体物理数据分析与机器学习研究所）
利用SKA-MID观测红移空间21厘米双谱多项式，探测再电离后宇宙中偏离广义相对论的引力效应。
2026-01-26 astro-ph.CO
Reionization Histories of Milky Way Mass Halos
我们调查的时代之间的再电离和当今宇宙的连接，通过检查扩展的质量再电离历史的暗物质晕确定在z=0。我们结合了一个N体暗物质模拟的600 Mpc的体积与三维，数值再电离模型。这提供了每个粒子的再电离红移，然后可以将其与当前的晕的性质联系起来。我们发现，绝大多数质量大于~几× 10^11 Msun的现今晕，都比宇宙中的其他部分更早地返回地球。我们还发现显着的晕晕多样性的质量再电离的历史，并发现，在现实的非均匀模型，在一个给定的晕内的材料预计不会在同一时间再电离。特别是，在个别晕内的再电离时间的分散通常大于晕之间的分散。从我们的基准再电离模型中，我们发现，对于10^（12 \pm 0.25）Msun的晕，晕内再电离时间的典型68%分散度约为1.15亿年，对于10^（15 \pm 0.25）Msun的晕，其再电离时间略微减少到约9.5亿年。我们发现一个温和的再电离历史和环境之间的相关性：具有较短的再电离历史的晕通常是在更集群的环境中，最强的趋势的规模为20百万秒差距。在银河系质量晕与短的再电离历史的材料优先再电离在相对较大的HII区域，这意味着再电离主要是由外部的源的祖先，今天的晕。我们调查的影响，我们的结果不同的再电离模型参数，它跨越了一系列的再电离的情况下，不同的时间和形态。
2013-06-12 astro-ph.CO
