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
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
Primordial black holes with mass $10^{16}-10^{17}$ g and reionization of the Universe
质量为$10^{16}-10^{17}$ g的原始黑洞(PBH)几乎可以逃脱观测的限制,因此可以从本质上对暗物质密度做出贡献。霍金蒸发这种PBH产生稳定的$γ$ -和$e^{\pm}$ -辐射在MeV的能量范围内,可以被普通物质吸收。简化的估计表明,一小部分蒸发的能量必须被重子物质吸收,这足以加热物质,使其在红移$z\sim 5... 10$处完全电离。结果被发现是接近边界的情况下出现的效果,是什么使它敏感的近似使用。在我们的近似中,对于PBH质量$z\sim 5$ g,气体电离度达到50-100%,其丰度对应于上限。
2015-02-25 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
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
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
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
Impact of general reionization scenarios on extraction of inflationary parameters
确定原始标量扰动的Harrison-Zel'dovich谱是否与观测一致,对再电离方案的假设很敏感。鉴于这一结果,我们重新审视使用更一般的再电离情景的通货膨胀模型的约束。虽然张量-标量比的界限在很大程度上没有改变,但当处理不同的再电离方案时,混合模型又回到了暴胀游戏中。在一般的再电离图象中,我们重建了暴胀子势的形状和振幅。当放松简单的再电离限制时,我们发现了更广泛的潜在形状。的上限$10^{16}$ GeV的电位的振幅被发现,无论再电离的历史上的假设。
2010-09-28 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
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
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
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
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
Constraints on Patchy Reionization from Planck CMB Temperature Trispectrum
通过测量普朗克2015年宇宙微波背景(CMB)温度各向异性的三谱,我们提出了对补丁再电离的约束。斑片状再电离导致CMB光学厚度的各向异性,并且改变了所观察到的CMB各向异性的统计。我们估计的三谱的CMB温度各向异性约束的光学深度的空间变化。我们表明,测量的三光谱是一致的,从标准的透镜CMB模拟在$2σ$。虽然在普朗克2015温度三谱中没有发现斑片状再电离的证据,但对斑片状再电离的CMB约束比以前的工作有了显着改善。假设Wang和Hu(2006)的解析气泡晕模型,在这项工作中获得的约束排除了在$\sim0.5$的电离分数为$R\gtrsim 10$ Mpc的典型气泡尺寸。此外,我们的约束意味着,如果Dvorkin等人(2009)描述了由斑片再电离引起的$B$模,则来自斑片再电离的大尺度$B$模在探测$r\gtrsim0.001$的原始引力波时不是一个显著的污染。CMB三谱数据开始对斑片状再电离提供有意义的约束。
2018-03-01 astro-ph.CO
Influence of Primordial Black Holes on Cosmic Reionization through Semi-Analytical Modelling
本文通过半解析模型研究原初黑洞对宇宙再电离的影响,发现原初黑洞质量与电离效率呈反比关系,并揭示了不同质量和暗物质占比下电离历史及电离泡尺度的演化规律。
2023-07-05 astro-ph.CO gr-qc
O-V-S-Z and friends: Non-Gaussianity from inhomogeneous reionization
计算了非均匀再电离引起的宇宙微波背景(CMB)双谱。我们计算了共形牛顿规范在所有尺度上对双谱有贡献的一阶项的乘积。我们还正确地占的物质密度和初始条件之间的去相关使用微扰理论到三阶。我们发现,双谱是本地类型的预期。对于一个合理的再电离模型,宇宙完全电离,红移为z_{ri} ~ 8,到末次散射面的光学厚度为τ_0=0.087,探测CMB温度双谱的信噪比为S/N ~ 0.1,原始非高斯性估计的混乱为f_{NL} ~-0.1。对于z_{ri} ~ 12.5,τ_0=0.14的极端模型,我们得到S/N ~ 0.5和f_{NL} ~-0.2。
2010-02-24 astro-ph.CO
Particle production during inflation: constraints expected from redshifted 21 cm observations from the epoch of reionization
本文利用SKA-Low模拟的再电离时期21厘米功率谱,在贝叶斯框架下评估其约束暴胀期粒子产生导致的原初凸包状谱特征的能力。
2023-06-06 astro-ph.CO hep-th
Five parameters are all you need (in $Λ$CDM)
Peng Cheng Laboratory(鹏城实验室);University of Cambridge(剑桥大学)
研究利用符号回归建立宇宙学与再电离时间线的联系,发现其形状可用冈珀茨死亡率定律描述,将再电离光学深度视为派生参数,减少原始涨落幅度误差并约束电离效率。
2026-07-07 astro-ph.CO
Reionization during the dark ages from a cosmic axion background
最近有人指出,后暴胀时期重场的原始衰变将产生相对论性类轴子粒子(ALP)的宇宙背景,从而导致今天宇宙中的额外辐射。原始磁场会在黑暗时代触发这些ALP转化为亚MeV光子。这种光子流会使宇宙早期再电离,在总光学深度上留下一个显著的印记,以重新组合$τ$。利用$τ$的电流测量和普朗克实验对额外辐射含量$ΔN_{\rm eff} $的限制,我们对ALP-光子转换提出了一个强的限制。也就是说,我们得到的产品上的上限的光子ALP耦合常数$g_{aγ}$倍的磁场强度$B$下降到$g_{aγ} B \gtrsim 6 \times 10^{-18} \textrm{GeV}^{-1} \textrm{nG} $的超轻ALP。
2016-05-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Modification of the halo mass function by kurtosis associated with primordial non-Gaussianity
研究了峰度型原始非高斯性条件下的晕质量函数。峰度对应于傅立叶空间中定义的三谱。原始三谱通常由两个参数$τ_{\rm NL}$和$g_{\rm NL}$表征。作为导出的非高斯质量函数的应用,我们考虑了它对空洞结构丰度的影响、对早期恒星形成的影响以及对高红移最大质量天体形成的影响。通过比较原始非高斯性对团簇丰度和空洞丰度的影响,我们可以区分原始非高斯性的偏态和峰度类型。至于早期的恒星形成,我们表明,峰度类型的原始非高斯性似乎不影响平均宇宙的再电离历史。然而,在高红移(高达$z\simeq 20$),这种非高斯性确实对再电离的早期阶段有一定的影响。
2011-06-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB constraints on a physical model of reionization
我们研究允许再电离历史的约束条件,通过比较预测的物理半数值模型与二次温度和极化各向异性的宇宙微波背景(CMB)。我们的模型有四个自由参数表征电离效率$ζ$和最小质量$M_{\mathrm{min}}$的晕,可以产生电离辐射的演变。将模型预测与目前可用的光学深度$τ$和运动学Sunyaev-Zeldovich信号数据进行比较,我们发现我们已经可以排除参数空间的一个重要区域。我们限制了再电离$Δz=1.30^{+0.19}_{-0.60}$的持续时间($99\%$ C.L.的$Δz < 2.9$),这是对参数最严格的限制之一。这些限制条件略微有利于$M_{\mathrm{min}} \gtrsim 10^9 \mathrm{M}_{\odot}$(在$68\%$ C.L.)在$z \sim 8$,从而表明存在再电离反馈。我们的分析提供了在$99\%$ C.L.处的二次$B$模式振幅$D_{l=200}^{BB}<18$ nK $^2$的上限。我们还研究了如何在即将到来的空间和地面CMB任务中进一步收紧限制。我们的研究仅依赖于CMB数据,不仅对即将到来的CMB探测原始引力波的调查有影响,而且对红移21 cm的研究也有影响。
2020-11-16 astro-ph.CO
Helium diffusion during formation of the first galaxies
我们研究了扩散对氦和其他原始元素丰度的可能影响,在早期宇宙的第一个结构的形成过程中。我们认为主要的崩溃的扰动和随后的吸积的物质到维里化的晕,限制我们的考虑晕的质量大大高于金斯限制。我们发现,在黑暗时代结束时,在寒冷和接近中性的原始气体中的扩散可以提高第一维里化晕中原始元素相对于氢的丰度:氦的富集可以在第一个恒星形成的小晕$ \sim 10^5-10^6 M_{\odot}$中达到$δY_p/Y_p \sim 10^{-4}$。在宇宙再电离开始时对原始气体进行适度的预热(预热到~ 100 K),可以使$\sim 10^6 M_{\odot}$晕的这种效应增加到$δY_p/Y_p \sim 3\times 10^{-4}$。甚至更强的丰度增强,$δY_p/Y_p$ ~几个$10^{-3}$,可能在更晚的再电离后时期z ~ 2出现在星系原群($\sim 10^{13} M_{\odot}$)中,这是T ~ 10^6 K的温热星系际介质吸积的结果。这里讨论的扩散引起的丰度变化很小,但可以与已经达到的原始He丰度的宇宙学预测的~ 0.1%精度相媲美。如果直接的氦丰度测量(特别是在矮星系中的低金属丰度HII区域)在未来达到同样的精度水平,它们与BBN预测的比较可能需要考虑这里讨论的影响。
2016-03-11 astro-ph.CO
Models of the Thermal Evolution of the Intergalactic Medium After Reionization
近年来,人们对低密度星系际介质(IGM)的温度进行了更精确的测量。这些新的测量限制了IGM的加热过程,例如H I和He II的再电离。我们提出了一个半解析模型的IGM的热历史,遵循原始气体的光加热历史。我们的模型采用了多区域的方法,相比以前的模型,更准确地捕捉不均匀的加热和冷却的IGM在补丁再电离。我们比较我们的模型与最近的温度测量跨度z = 1.6-4.8,发现这些测量是一致的情况下,He II在z = 3-4类星体的再电离。显着更长的持续时间或更高的红移He II再电离的情况被排除的测量。对于氢再电离,我们发现只有低红移和高温的情况下被排除在外。例如,一个模型,其中IGM被加热到30 000 K时,电离前沿通过,并与氢再电离发生超过6 < z < 9,被排除。最后,我们对TeV耀变体、宇宙射线和其他非标准机制的加热量进行了限制。我们发现,在z = 2时,每个重子最多可以注入1 eV的额外热量,而在z > 3时,这一限制变为<~0.5 eV。
2016-06-09 astro-ph.CO
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
Population III Star Formation During and After the Reionization Epoch
在黑暗时代,星族III恒星的形成从通过分子氢冷却的小晕(~10^6 Msun)转变为通过Ly-alpha冷却的更大质量的晕(~10^8 Msun),因为莱曼-沃纳背景逐渐淬灭了分子氢冷却。最终,原始恒星形成的两种模式都被IGM的化学富集所抑制。我们提出了一个全面的模型,根据人口III恒星形成的模式,是基于分析计算和宇宙学模拟相结合。我们的特点的过渡从无金属恒星形成的第一个人口II集群的平均区域的宇宙和银河系的祖先的属性。最后,我们强调了在未来的深空巡天,如LSST中观测到红移z~6的Ly-alpha冷却晕内第III星族恒星爆炸的可能性。
2010-06-23 astro-ph.CO
The Effects of Dark Matter Annihilation on Cosmic Reionization
我们通过研究宇宙再电离的时代,重新审视约束暗物质(DM)性质的可能性。先前的研究表明,DM湮灭不太可能提供大部分电离宇宙的光子,而是相对于恒星和类星体发挥了次要作用。然而,DM在$z\sim100-200$开始有效地湮灭,形成原始微晕,比第一颗恒星的形成要早得多。因此,如果DM湮灭在间隔$z \sim 20-100$上以甚至百分比水平电离宇宙,它可以在全球光学深度$τ$上留下显著的印记。此外,我们表明,宇宙微波背景(CMB)的偏振数据和未来的21厘米测量将使我们能够更直接地探测DM的光学深度的贡献。为了计算整个再电离时期的湮灭率,我们采用了结构形成研究的最新结果,并探讨了各种自由参数对我们结果的影响。我们表明,未来的测量可能会限制暗物质的湮灭截面的水平,从矮星系的观测,宇宙射线测量和重组的研究。
2015-12-02 astro-ph.CO
Supersonic baryon-CDM velocities and CMB B-mode polarization
最近的研究表明,暗物质和重子物质之间的超音速相对速度对宇宙中第一结构的形成有重要影响。如果这种效应在氢再电离时期仍然不可忽略,它会在自由电子密度中产生大尺度的各向异性,从而产生CMB B模。我们计算的B模式功率谱,并找到一个特征形状的声学峰值在l ~ 200,400,.这个信号的振幅是一个自由参数,它与再电离时期的相对重子CDM速度的电离分数的依赖关系。然而,我们发现,B模式信号是不可检测的小目前青睐的再电离模型中,氢迅速在z ~ 10,虽然这个信号的约束,通过未来的实验可能有助于约束模型中,部分再电离发生在更高的红移,例如吸积到原始黑洞。
2011-10-10 astro-ph.CO
The impact of reionization on the formation of supermassive black hole seeds
直接坍缩黑洞(DCBH)是由早期宇宙中原子冷却的原始气体坍缩形成的,是超大质量黑洞种子的有力候选者。DCBH被认为是在存在强分子解离的莱曼-沃纳(LW)辐射场的情况下在原子冷却晕中形成的。在这种情况下,恒星形成星系可能是LW辐射的来源,来自这些星系的电离辐射可能伴随着LW辐射。我们目前的宇宙学模拟解决的原始气体坍缩成一个原子冷却晕,包括LW和电离辐射的影响。我们发现,在气体没有自屏蔽电离辐射的情况下,坍缩可以延迟约2500万年。当电离的气体确实坍缩时,存在的自由电子催化H2的形成。反过来,H2冷却在晕的中心变得有效,并且防止了DCBH的形成。然而,我们强调,在许多情况下,气体坍缩成原子冷却晕在高红移是自屏蔽电离辐射。因此,只有在一小部分这样的晕中,DCBH的形成由于再电离而被阻止。
2015-10-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of Primordial Black Holes and streaming motions on structure formation
原始黑洞可能是宇宙中暗物质的重要组成部分。如果它们存在,它们会在物质功率谱中增加一个泊松分量。额外的能量将加速暗物质晕的出现,为第一批恒星和星系的形成埋下种子。Kashlinsky(2021)提出,额外的速度涨落会加速重子落入暗物质势阱。我们分析了原初黑洞对重子从复合到再电离的坍缩的影响,发现修正是Tseliakhovich \& Hirata(2010)首次发现的功率抑制的百分之几。然而,除了额外的功率,这种校正的动力学效应加速了质量范围为$10^4-10^{5-6}$ M $_\odot$的晕的形成,同时略微减少了质量范围为$10^6-10^8$ M $_\odot$的晕的形成,这证实了早期的分析估计和最近的数值模拟结果。
2022-09-30 astro-ph.CO
Testing primordial non-Gaussianities on galactic scales at high redshift
原始非高斯性提供了暴胀模型的一个重要检验。虽然普朗克宇宙微波背景实验对星系团尺度上的非高斯性产生了很强的限制,但在星系尺度上仍有相当大的非高斯性空间。我们已经测试了本地的非高斯高红移星系人口的影响,运行5个宇宙学N体模拟到z=6.5。对于这些模拟,我们采用相同的初始相位,以及高斯或尺度相关的非高斯原始波动,所有这些都与普朗克对集群尺度的约束一致。然后,我们使用Behroozi et al.(2013)的晕-恒星质量经验关系为每个晕分配恒星质量。我们的模拟与非高斯初始条件产生晕质量函数,显示出明显的偏离从类似的模拟与高斯初始条件在z>~10。我们观察到一个>0.3 dex的增强低端的晕质量函数,这导致了类似的影响星系恒星质量函数,这应该是测试未来的星系调查在z>10。由于宇宙再电离被认为是由高红移的矮星系驱动的,我们的发现可能对宇宙的再电离历史有影响。
2014-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological contribution from population III stars in ultracompact minihalos
在这项工作中,我们调查人口~III~(人口。III)用Planck观测资料研究超紧小晕~(UCMH)中的恒星对宇宙电离历史的影响。虽然高红移天体物理学尚未被理解,但UCMH可以主持波普。III型恒星类似于标准结构形成情景中形成的晕。这样的流行。III型恒星在主序期间会发射电离光子,并在高红移时促进宇宙再电离。为了研究它们对宇宙整体电离的影响,我们在$z_{\mathrm{reio}}$表示的“tanh”型再电离模型的基础上,增加了表征UCMH初始质量和数密度的两个参数,模拟了宇宙再电离的演化.我们用最新的普朗克观测数据对我们的再电离模型进行了蒙特卡罗马尔可夫链分析。结果表明,当UCMH的初始质量大于$10^{8.4}\mathrm{M}_{\odot}$时,UCMH的数密度受到严格限制。然后,当我们假设标准的"tanh”型再电离由$z=3$发生时,我们通过对UCMH数密度的约束,如尺度中的$\mathcal{A}_ζ\lesssim 10^{-8}$,$k\lesssim 50\mathrm{Mpc}^{-1}$,得到对原始功率谱振幅的约束,从而设置$z_{\mathrm{reio}}>3$。
2022-12-26 astro-ph.CO
Cosmological signatures of tilted isocurvature perturbations: reionization and 21cm fluctuations
我们研究了功率谱为蓝倾且谱指数为2<p<4的不相关等曲率微扰的宇宙学特征。这样的等曲率功率谱可以促进小尺度结构的早期形成,特别是暗物质晕和星系,从而可能解决在高红移(z~7-8)星系观测中提出的电离光子短缺问题,但这是在z~10时重新定义宇宙所必需的。我们主要集中在如何形成的暗物质晕可以被修改,并探讨CMB各向异性的光谱形状和再电离光学深度之间的连接作为一个强有力的探针的一个高度蓝色倾斜的等曲率原始功率谱。我们还研究了21厘米线波动的后果,由于中性氢在minihalos。再电离光学深度和21厘米线波动的测量相结合,将提供一个高度蓝色倾斜等曲率功率谱的互补探针。
2013-11-13 astro-ph.CO hep-ph
The Formation Rates of Population III Stars and Chemical Enrichment of Halos during the Reionization Era
宇宙中的第一颗恒星是由原始的原始气体云形成的,这些气体云通过分子或原子(莱曼-阿尔法)氢线辐射冷却到几百开氏度。一旦辐射和/或化学(金属富集)反馈标志着向第二星族恒星的过渡,这种恒星形成的原始模式最终会被淬灭。在本文中,我们提出了一个基于Press-Schechter模型的第三星族恒星的形成率模型,并结合了气体冷却和辐射反馈的分析方法。我们的模型还包括一种新的治疗金属污染的基础上,由于前一集的人口III恒星形成的祖晕自富集。有了这个模型,我们得到的恒星形成历史的第三族恒星,他们的贡献,宇宙的再电离和过渡的时间,从第三族恒星形成的小晕,在更大质量的晕,原子氢冷却也是可能的。我们考虑一个网格的模型,突出不同的自由参数的值,如恒星形成和反馈效率的影响。最关键的因素是假设只有一颗第三星族恒星形成于晕中。在这种情况下,不含金属的恒星只占宇宙重新形成所需光子总数的一小部分。此外,无金属恒星的形成主要位于微晕中,化学富集晕在宇宙生命的早期,在红移z~25处成为恒星形成的主要场所。如果允许多颗无金属恒星从一个光环中形成,那么第三星族恒星的形成就会全面增加,从而对再电离辐射预算做出重大贡献。
2009-01-06 astro-ph.CO
The 21-cm BAO signature of enriched low-mass galaxies during cosmic reionization
对第一批恒星形成的研究已经确定,它们是通过分子氢冷却在$\sim 10^5 - 10^6 M_{\odot}$的小晕中形成的。由于来自恒星的低水平紫外线辐射足以分解分子氢,在通常假设的情况下,这种恒星形成的原始模式以红移$z \sim 15$结束,更多质量的晕开始主导恒星的形成。然而,来自第一批恒星的金属富集可能使较小的晕继续形成恒星。在这封信中,我们探讨了在富含金属的低质量晕中恒星形成对来自$z = 6-40$的中性氢红移21厘米信号的可能影响。这些晕显着影响的超音速流的速度,其特征重子声学振荡(BAO)签名。因此,低质量星系的富集可以在很宽的红移范围内在21厘米功率谱中产生强烈的信号,特别是如果小晕中的恒星形成比目前的模拟更有效的话。我们表明,即将到来的射电望远镜可以很容易地区分各种可能的情况。
2016-03-28 astro-ph.CO
Probing the effects of primordial black holes on 21-cm EDGES signal along with interacting dark energy and dark matter - baryon scattering
21厘米射电信号已成为研究宇宙黑暗时代(复合到再电离)的重要探针。在目前的分析中,我们探讨了原始黑洞(PBH),冷却的重子物质由于暗物质(DM)-重子碰撞和暗物质-暗能量(DE)流体的相互作用对21厘米的亮度温度的综合影响。亮温的变化对DM质量($m_χ$)和暗物质-重子散射截面($σ_0$)有显著的依赖性。对于不同的可能PBH质量和不同的相互作用暗能量(IDE)模型,得到了$m_χ$ - $σ_0$参数空间的界。这些界限估计的基础上观察到的过剩($-500^{+200}_{-500}$ mK)的21厘米亮度温度的边缘实验。最后,对不同的暗物质质量值和不同的IDE模型耦合参数的PBH质量的界限也得到了。IDE模型的约束条件的兼容性,在估计的界限也解决了。
2021-11-01 astro-ph.CO
Probing helium reionization with kinetic Sunyaev Zel'dovich tomography
本文提出利用动力学 Sunyaev-Zeldovich 层析成像技术,结合 CMB 测量与星系巡天,推断原始氦丰度及氦再电离的时间和持续时间,并预期 Vera Rubin 天文台和 CMB-S4 可实现约 10σ 的高显著性探测。
2022-07-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Chemistry of heavy elements in the Dark Ages
原始分子是在黑暗时代形成的,即在早期宇宙中重组和再电离之间的时间。本文的目的是分析在黑暗时代的重元素的基础上形成的原始分子,元素丰度取自不同的核合成模型。我们提出了计算的完整的非线性方程组的原始化学。我们考虑了45种化学物种的演化,并使用了隐式多步方法的可变阶精度与自适应步长控制。我们发现,最丰富的黑暗时代分子的基础上的重元素是CH和OH。非标准核合成可以导致更高的重元素丰度,同时仍然满足观测到的原始轻丰度。在这种情况下,我们表明,基于C,N,O和F的分子种类的丰度可以提高两个数量级相比,标准的情况下,导致CH的相对丰度高于HD+或H2D+。
2009-06-19 astro-ph.CO
Constraints On Dark Matter From Reionization
本会议论文集简要总结了Menci等人在2016年和2017年提出的对热WDM候选物质质量的限制,以及Romanello等人在2021年提出的关于再电离情景如何受到早期星系形成影响的结果。在WDM宇宙学中。在再电离时代($z>$ 6)的星系丰度取决于基本的宇宙学参数,最重要的是对暗物质的属性,这样它可以被用作一个强大的宇宙学探测器。在这里,我们将展示如何原始星系的数量密度允许限制热WDM候选人的质量,我们讨论的约束,将有可能通过未来的JWST观测。然后,我们研究了在不同的宇宙学场景中,再电离过程是如何受到早期星系形成的影响。本文利用半解析模型和抑制的初始功率谱,得到了热暖暗物质和无菌中微子宇宙学中的紫外光度函数。对于每一种宇宙学,我们找到一个固定的$f_{esc}$的上限,这保证了过程在$z<6.7$完成。
2023-01-10 astro-ph.CO astro-ph.GA