Primordial Non-Gaussianity and Reionization
原始扰动的统计性质包含了关于这些波动起源的线索。虽然普朗克合作最近从宇宙微波背景测量中获得了对原始非高斯性的严格限制，但仍然值得挖掘即将到来的数据集，以努力设置独立或竞争性限制。在再电离时期，在红移z~6-20处形成的电离泡是由原初超密度产生的，因此，高红移处电离场的统计与原初场的统计有关。在这里，我们模拟再电离场的原始非高斯效应。的时代和持续时间的再电离的影响是电离气泡的大小，但这些变化是退化的电离源和周围星系际介质的属性的变化。一个更有希望的签名是电离场的空间波动的功率谱，这可能是即将到来的21厘米调查探测。这与大尺度下的1/k^2相关性是一致的，这是物质场的有偏示踪剂的特征。我们预测如何以及即将到来的21厘米观测将能够解开这个信号从前景污染。虽然前景清洗不可避免地消除了大规模的模式，最受影响的原始非高斯，我们发现，原始非高斯可以从前景污染的长度尺度范围很窄。在原则上，未来的红移21厘米的调查可能会允许与普朗克竞争的限制。
2013-04-30 astro-ph.CO
Primordial Non-Gaussianity Estimation using 21 cm Tomography from the Epoch of Reionization
测量由宇宙暴胀理论预测的小的原始非高斯性（PNG）可能有助于诊断它们。PNG的可探测性，其印记的21厘米功率谱从时代的再电离重新评估这里的$f_{NL}$，本地非线性参数。我们发现，一个最佳的，多频观测SKA可以实现$Δf_{NL} \sim 3$（最近普朗克CMB限制），而宇宙方差限制阵列的这种大小，如Omniscope甚至可以检测到$Δf_{NL} \sim 0.2$。这大大修改了以前工作的方法和结果。
2013-10-24 astro-ph.CO
Impact of reionization history on constraining primordial gravitational waves in future all-sky cosmic microwave background experiments
本文研究了再电离历史不确定性对全天CMB偏振实验限制原初引力波的影响，发现利用大尺度E模功率谱可排除导致偏差的再电离场景，从而确保PGW限制的稳健性。
2024-12-25 astro-ph.CO
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
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
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
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
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
Measuring the History of Cosmic Reionization using the 21-cm PDF from Simulations
21 cm PDF（即，像素亮度温度的分布）预期在再电离期间是高度非高斯的，并且提供关于密度和电离的分布的重要信息。我们测量的21厘米PDF作为红移的函数在一个大的宇宙再电离模拟，并提出了一个简单的经验拟合。由模拟PDF的指导下，我们进行了极大似然分析的能力，即将进行的实验，以测量的形状的21厘米PDF，并从它的宇宙再电离的历史。在最强的假设下，我们发现即将进行的实验可以测量再电离的中期到后期阶段的再电离历史，精度为1-10%。在一个更灵活的方法，允许在每个红移四个自由参数，类似的精度需要较低的噪音水平的第二代21厘米的实验。
2009-07-20 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
Constraining the reionization history with CMB and spectroscopic observations
通过对宇宙微波背景和中性氢数据的联合分析，我们研究了宇宙再电离历史的约束条件。分别采用$\tanh$参数化方法和主成分分析方法对再电离历史进行了分析。当考虑中性氢分数数据时，常用的$\tanh$参数化过于简单。利用主成分分析方法，重建的再电离历史与中性氢分数数据一致。利用主成分分析方法，我们将$z=9.75$的中性氢组分重构为用于$6<z<20$射程重构的$x_{\text{HI}}=0.69^{+0.30}_{-0.32}$和用于$6<z<30$射程重构的$x_{\text{HI}}=0.76^{+0.22}_{-0.27}$。这些结果表明，在$95\%$置信水平下，宇宙开始红移的时间不晚于$z=10$。
2019-02-23 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
Background reionization history from omniscopes
在再电离时期（EoR）的中性氢的21厘米亮度温度波动的测量应该开创下一代宇宙学观测。在这方面，许多工作都集中在从占主导地位的再电离前景的宇宙学信号的消歧。然而，即使在完美的前景删除，我们对背景再电离历史的无知可以显着影响宇宙学参数的估计。特别是，氢电离分数，重子密度和观测红移的光学深度之间的相互依赖性诱导的宇宙学参数之间的非平凡的简并，尚未被考虑到目前为止。使用一个简单的，但一致的再电离模型，我们重新审视他们的预期约束的未来的巨大的21厘米的全视仪首次使用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法对多红移全天空模拟数据。我们的结果符合通常的Fisher矩阵分析的三维平坦天空的功率谱，但只有当上述退化保持在控制之下。在相反的情况下，Fisher的结果可能不准确。我们表明，这些条件可以通过结合宇宙微波背景测量与多个观测红移探测EoR的开始。这使得一个精确的重建的总光学深度，再电离持续时间和最大自旋温度。最后，我们讨论了这些结果在未解决的电离源的存在下的鲁棒性。虽然大多数的标准宇宙学参数仍然受到微弱的影响，我们发现一个显着的退化的背景再电离参数估计在滋扰电离源的存在。
2013-01-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reionization History and Neutrino Mass
East China University of Science and Technology（华东理工大学）
基于BAO和CMB观测，研究再电离历史对中微子质量异常的影响，发现总光学深度主导结果，细节影响较小。
2026-05-11 astro-ph.CO hep-ph
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
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
Parametrizing the Reionization History with the Redshift Midpoint, Duration, and Asymmetry
一个新的参数化的再电离的历史，以方便强大的比较不同的观测和理论。通过指定中点、持续时间和不对称性参数，可以有效地捕捉电离分数随红移的演化。拉格朗日插值函数，然后用来构建解析曲线，精确地拟合相应的电离点。形状参数化是很好的匹配辐射流体动力学模拟的理论结果。再电离观测值的比较差异是：电离分数$|Δx_\text{i}| \lesssim 0.03$，21厘米亮度温度$|ΔT_\text{b}| \lesssim 0.7\, \text{mK}$，汤姆逊光学深度$|Δτ| \lesssim 0.001$和斑片状动力学Sunyaev-Zel'dovich角功率$|ΔD_\ell | \lesssim 0.1\, μ\text{K}^2$。这种精确和灵活的方法将允许参数空间的研究和自洽约束的再电离历史从21厘米，CMB，高红移星系和类星体。
2018-05-18 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
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
Cosmic Reionization On Computers II. Reionization History and Its Back Reaction on Early Galaxies
我们比较了几组宇宙学模拟宇宙再电离的结果，宇宙再电离计算机（CROC）项目下产生的，与现有的观测数据的高红移Ly-alpha森林和丰富的Ly-alpha发射体。我们发现很好的一致性与观测测量和以前的模拟工作。由于每一组数值参数都有几个独立的实现，我们能够探索宇宙方差对可观测量的影响。我们被迫得出的一个意想不到的结论是，宇宙方差在z>6时异常大，我们的模拟和观测测量（很有可能）仍然没有完全收敛，即使是平均冈恩-彼得森光学深度或体积加权中性分数等基本量。我们还发现，再电离对早期星系或全球宇宙恒星形成历史的影响很小，因为其气体含量受光电离影响的星系首先不包含分子（即恒星形成）气体。特别是，由JWST的星系光度函数的暗端的测量是不太可能提供一个有用的约束再电离。
2014-08-04 astro-ph.CO
Gaussian Process Reconstruction of Reionization History
我们使用高斯过程回归重建再电离的历史。利用哈勃前沿场的紫外光度数据，我们重建了紫外光度密度的红移演化，从而重建了电离方程中源项的演化。这种独立于模型的重建排除了光度密度的单一幂律演化，但支持对数双幂律参数化。通过对电离方程和重构源项积分，得到了再电离历史。利用普朗克宇宙微波背景观测的光学深度约束，截断星等为-17和-15的紫外光度函数测量积分，以及高红移类星体、星系和伽马射线暴观测的电离分数，我们约束了再电离的历史。在保守的情况下，我们发现在68%和95%的置信区间下，光学深度的约束为$τ=0.052\pm0.001\pm0.002$。我们发现在10%和90%电离之间的红移持续时间是$2.05_{-0.21-0.30}^{+0.11+0.37}$。如果在联合分析中使用截断星等为-15的紫外光度密度数据，则支持更长的再电离持续时间。我们的研究结果指出，即使在保守的重建，宇宙学和天体物理学的观测相结合，可以提供严格的限制再电离的时代。
2021-10-31 astro-ph.CO
Effect of halo bias and Lyman Limit Systems on the history of cosmic reionization
我们扩展了Furlanetto等人（2004）现有的再电离分析模型，以包括再电离源的偏置和莱曼极限系统的额外吸收。通过构造，我们的模型与观测到的z<8时星系光度函数的演化和观测到的z<6时Ly-α森林的演化是一致的。我们还发现，对于我们认为合理的相对逃逸分数的大范围的值，这是一致的，从较低的红移的相对逃逸分数的观测约束，我们的再电离模型是一致的WMAP约束的汤普森光学深度和SPT和EDGES约束的持续时间的再电离。因此，我们得出结论，有可能开发出与所有现有观测约束一致的物理上现实的再电离模型。
2012-12-06 astro-ph.CO
Late-end reionization with ATON-HE: towards constraints from Lyman-$α$ emitters observed with JWST
本研究利用含氦的GPU辐射转移代码ATON-HE开展晚期再电离模拟，发现基准再电离模型难以匹配JWST在高红移处探测到的大量莱曼α发射，需更早的再电离历史，且该结果与Planck的汤姆逊散射光学深度结果存在张力。
2024-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
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${\rm M_{…
2021-07-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Joining bits and pieces of reionization history
普朗克的宇宙微波背景温度和偏振各向异性估计了比WMAP更低的再电离光学深度（$τ$）。再电离历史中的一个重要时期将落在$6<z< 10$内，在那里，哈勃前沿场计划对星系的探测和莱曼- $α$观测对星系间介质中中性氢的独立估计也是可用的。这种重叠允许宇宙再电离的分析，利用CMB和这些天体物理测量的直接组合，并可能打破描述再电离物理参数的简并。这是我们第一次通过假设光电离和复合速率是自由形式的，并通过允许基础宇宙学参数随普朗克2018年发布的CMB（温度和偏振各向异性和透镜）数据以及天体物理数据汇编而变化来重建再电离历史。我们发现低$\ell$普朗克2018 HFI偏振可能性和天体物理数据在确定综合光学深度方面非常一致。通过结合这两个数据，我们报告了一个最小的重建$τ=0.051^{+0.001+0.002}_{-0.0012-0.002}$在68\%和95\% CL，这是在目前的天体物理测量中引用的文献中的错误，是近两倍优于预计的宇宙方差限制CMB测量。对于再电离、红移间隔在10%和完全电离之间的时间段，我们得到了68%和95% CL的$2.9^{+0.12+0.29}_{-0.16-0.26}$，这比用Planck 2015数据得到的相应结果有明显的改进。通过对组合结果进行贝叶斯分析，我们没有发现单调再电离历史之外的证据，因此与最小替代方案相比，多阶段再电离方案是不受欢迎的。
2020-03-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Measuring the History of Cosmic Reionization using the 21-cm Difference PDF
在宇宙再电离过程中，21厘米的亮度波动是高度非高斯的，互补的统计数据可以从像素亮度温度的分布中提取出来，而这些温度是不能从21厘米的功率谱中得到的。一个这样的统计量是21厘米差异PDF，两点之间的21厘米亮度温度差异的概率分布函数，作为点之间距离的函数。从模拟中提取的21厘米差分PDF的指导下，我们进行了极大似然分析模拟观测数据，并分析了目前和未来的低频无线电阵列实验的能力，以估计的形状的21厘米差分PDF，并测量宇宙再电离的历史。我们发现，一年的数据与实验，如默奇森宽场阵列应该足以探测大尺度在中期到后期阶段的再电离，而第二代实验应该产生详细的测量范围广泛的尺度在大部分的再电离时代。
2012-09-25 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
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
Patchy Kinetic Sunyaev-Zel'dovich Effect with Controlled Reionization History and Morphology
使用新的半数值代码的再电离琥珀色，我们模型的补丁动力学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）的影响，直接指定的再电离历史的红移中点$z_\mathrm{mid}$，持续时间$Δ_\mathrm{z}$，和不对称$A_\mathrm{z}$。通过最小晕质量$M_\mathrm{h}$和辐射平均自由程$λ_\mathrm{mfp}$进一步控制电离源和辐射。AMBER再现自由电子数密度和补丁kSZ功率谱的辐射流体动力学模拟在目标分辨率（$1\,{\rm Mpc}/h$）与匹配的再电离参数。利用一套使用AMBER的$(2\,{\rm Gpc}/h)^3$模拟，我们首先使用Planck 2018 Thomson光学深度结果（95\% CL）约束红移中点$6.0<z_{\rm mid}<8.9$。然后，假设$z_{\rm mid}=8$，我们发现，$D^{\rm pkSZ}_{\ell=3000}$的振幅与再电离$Δ_z$的持续时间成线性比例，并与从南极望远镜（SPT）的结果$1σ$上限$Δ_z<5.1$（$Δ_z$包围$5\%$ $95\%$电离）。此外，较短的$λ_{\rm mfp}$可导致$\sim 10\%$较低的$D^{\rm pkSZ}_{\ell=3000}$和$Δ_z-D^{\rm pkSZ}_{\ell=3000}$缩放关系中较平坦的斜率，从而影响在$\ell=300…
2022-03-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Principal component analysis of the reionization history from Planck 2015 data
宇宙瞬时再电离的简单假设可能会使宇宙学参数的估计产生偏差。在本文中，再电离历史的模型无关的主成分方法被应用到最近的普朗克2015年数据的宇宙学参数的约束。我们发现宇宙在红移$z \ge 8.5$为95% CL时没有完全重电离。再电离光学深度和物质涨落幅度均高于标准瞬时再电离方案，但与标准瞬时再电离方案一致。物质涨落幅度的高估计值加强了普朗克CMB观测与一些天体物理数据之间的紧张关系，如星系团计数和弱透镜。如果允许中微子质量变化，这种张力就可以得到明显的缓解。由于高的标量谱指数，低尺度自发破缺的SUSY暴胀模型可以很好地拟合数据，这在普朗克分析中在95%CL下是不受欢迎的。
2015-09-04 astro-ph.CO hep-ph
Reionization of the Milky Way, M31, and their satellites I: reionization history and star formation
对银河系（MW）、M31及其附近的本星系群（LG）的观测可以提供有关再电离源的线索。我们提出了一套辐射转移模拟的基础上提供的约束本地UniversE模拟（CLUES）项目，旨在重建本地宇宙，包括一个现实的MW-M31对和附近的室女座的初始条件。我们的盒子大小（91兆秒差距）是足够大的，以纳入电离光子的LG的相关来源。我们采用了一系列的源模型，模仿辐射反馈之间的暗物质晕$10^{8}-10^{9}$ M $_{\odot}$的潜在影响。虽然LG主要是以由内而外的方式再电离，但其电离的最后40%显示出一些外部影响。对于LG卫星，我们没有发现证据表明它们的再电离红移与卫星的现今质量或与中央星系的距离有关。我们发现，不到20%的MW和M31卫星在全球再电离结束之前经历了任何恒星形成。这些卫星中大约有5%可以归类为化石，这意味着大多数恒星形成都发生在这些早期。更大质量的卫星在全球再电离结束之前有更多的累积恒星形成，但分散是显着的，特别是在低质量端。现今的质量和与中央星系的距离对于卫星星系中是否存在古老的恒星星族是很难预测的。
2017-03-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
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
Large-scale variation in reionization history caused by Baryon-dark matter streaming velocity
在宇宙复合时，重子与暗物质之间存在超音速相对运动，这种相对运动起源于早期宇宙中的重子声振荡。这种运动被认为对宇宙再电离后期的影响可以忽略不计，因为相对速度迅速降低。然而，最近的研究表明，小于本地金斯质量（$\lesssim$ $10^8~M_\odot$）的气体云中的复合可以通过增加电离星系际介质所需的紫外光子数量来影响再电离历史。出于这一动机，我们进行了一系列的辐射流体动力学模拟，以调查是否流运动可以产生变化的局部再电离的历史，通过平滑的clusional小尺度结构和降低电离光子预算。我们发现，流速可以在再电离末端红移中增加$Δz_e$ $\sim$ $0.05$ $-$ $0.5$的变化，这取决于X射线预热的水平和电离源的时间演化。当星系的电离效率越往后降低时，这种变化越大。考虑到流运动（$\gtrsim 100$ Mpc）的长空间涨落尺度，它有助于解释类星体观测到的Ly $α$不透明度变化，并在星系际介质的电离场上留下再电离过程中的大尺度印记. X射线源的预再电离加热是另一个关键因素，可以抑制小尺度气体聚集，并可以减少由流动运动引入的$z_e$的变化。
2021-01-22 astro-ph.CO
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
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
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
Reionization in the dark and the light from Cosmic Microwave Background
我们探讨了普朗克2015年宇宙微波背景（CMB）数据的再电离历史的约束条件，并推导出未来CMB观测的预测。我们考虑一类单调的历史参数化的再电离的两个额外的参数，相对于在瞬时再电离建模中使用的平均光学深度。我们研究了再电离的历史和标准宇宙学模型的选定扩展之间的简并性。特别是，我们认为与中微子部门的总质量的简并，我们讨论了可能的相关性之间的暗物质湮灭和持续时间的再电离的CMB。我们使用Hazra和Smoot，JCAP 1711，028（2017）中提出的多离子模型的扩展。我们将普朗克2015年数据的约束与未来可能的CMB任务LiteBIRD的预测约束进行了比较，我们还使用了拟议的类似CORE的规格作为更高分辨率的例子。我们发现，平均光学深度和再电离持续时间之间的简并性将基本上被这两个概念所消除。再电离历史与总中微子质量和暗物质湮灭性质之间的简并性也将通过未来的调查得到改善。我们发现，在再电离的时间长的情况下，在更高的分辨率的再电离历史的约束只有边际改善。
2018-07-14 astro-ph.CO
Asking Fast Radio Bursts for More than Reionization History
本文提出利用快速射电暴色散量的方差探测再电离历史，发现方差编码了电离气泡大小与再电离持续时间信息，并通过模拟验证了其有效性。
2025-10-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing the thermal history during reionization using a semi-numerical photon-conserving code SCRIPT
星系际介质（IGM）在再电离时期的电离和热状态一直是最近的兴趣，因为它们与第一批恒星的密切联系。我们在本文中提出了一个半数值代码，计算大规模的温度和电离氢场在宇宙学上的代表性体积占补丁在这些数量所产生的再电离。该代码是对先前开发的用于研究电离区域生长的版本的扩展，即光子守恒的再电离半数值代码（Semi Numerical Code for Reionization with Photon Conservation，缩写为WNTT）。在本版本中的主要补充是非均匀重组，这是必不可少的温度计算。这种扩展版本的RECT还实现了再电离期间光加热的物理后果，例如，辐射反馈这些增强功能使我们能够预测早期版本不可行的观测值。其中包括星系的紫外光度函数的暗端（这可能受到辐射反馈的影响）和低密度IGM在$z\sim 6$的温度-密度关系。我们研究了不同的自由参数和处方我们的模型上的各种可观的效果。我们的分析的结论是，它应该是可能的，把约束的IGM的热和电离状态的演化使用现有的观测占所有可能的变化的自由参数。参数空间的详细探索将在未来进行。
2022-01-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
An emulator for the ionizing photon mean free path in ultra-high resolution simulations: the implications of mean free path measurements for the reionization history
University of Washington（华盛顿大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；University of California Riverside（加州大学河滨分校）
本文提出一个深度学习模拟器，用于预测电离光子平均自由程，通过高分辨率宇宙辐射传输模拟，结合再电离历史约束，发现再电离延迟且中性分数持续存在。
2026-07-01 astro-ph.CO
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
RELIKE: Reionization Effective Likelihood from Planck 2018 Data
我们发布了RELIKE（再电离有效似然），这是一种基于最新普朗克2018数据的快速准确的有效似然代码，允许使用CMB再电离主成分（PC）的五个约束条件来约束$6 < z < 30$之间的任何再电离模型。我们在两个示例模型上测试了代码，这些模型与使用简单高斯PC似然或其全核密度估计的精确普朗克似然采样非常一致。该代码使一个快速和一致的手段结合普朗克约束与其他再电离数据集，如动力学Sunyaev-Zeldovich效应，线强度映射，光度函数，恒星形成历史，类星体光谱等，其中红移依赖的电离历史是重要的。由于PC技术测试在给定范围内的任何再电离历史，我们也得到了模型无关的约束的总汤姆逊光学深度$τ_{\rm PC} = 0.0619^{+0.0056}_{-0.0068}$和它的$15\le z \le 30$高红移分量$τ_{\rm PC}(15, 30) < 0.020 $（95\%C. L.）。高红移光学深度的上限是$\sim3$的一个因子，大于普朗克2018年宇宙学参数论文中使用FlexKnot方法报告的值，我们通过直接分析两步模型来验证我们的结果，该模型允许这种小的高$z$分量。
2021-04-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Studying cosmic reionization with observations of the global 21-cm signal
我们探讨了21厘米信号的全球亮度温度的观测约束再电离历史和电离源的属性的能力。为了描述再电离信号，我们采用一个常用的玩具模型或结构形成模型，参数化的电离源的属性。如果结构形成模型捕获了再电离信号的实际演变，那么检测信号比玩具模型更容易;在这种情况下使用玩具模型也会导致重建再电离历史的系统误差，尽管足够灵敏的实验应该能够区分这两种模型。我们表明，在关于系统噪声和前景去除的乐观假设下，全球21厘米光谱的一年观测应该能够检测到广泛的现实模型，并测量再电离历史的主要特征，同时限制电离源的关键属性。
2012-05-07 astro-ph.CO
Revealing reionization with the thermal history of the intergalactic medium: new constraints from the Lyman-$α$ flux power spectrum
本文利用$4.0\lesssim z\lesssim5.2$的Lyman-$α$森林通量功率谱对星系际介质（IGM）再电离期间和再电离后的热历史进行了新的研究。使用15个高分辨率光谱的样本，我们测量了这些红移（$-1\lesssim \log(k/$ km $^{-1}$ s）（$\lesssim -0.7$）的通量功率，直到最小尺度。这些尺度对IGM的瞬时温度和再电离期间和之后每单位质量注入的总能量都非常敏感。我们测量的温度在平均密度$T_{0}\sim7000$-8000 K，符合没有显着的温度演变的红移$4.2\lesssim z\lesssim5.0$。我们还提出了第一个观测约束的综合IGM的热历史，发现每单位质量的总能量输入增加从$u_{0}\sim4.6$ ${\rm eV}$ $m_{\rm p}^{-1}$到7.3 eV $m_{\rm p}^{-1}$从$z\sim 6$到$4.2$假设的$Λ$ -CDM宇宙学。我们展示了如何可以同时使用这些结果来获得信息的时间和来源的再电离过程。我们的第一个概念证明，使用简单的模型瞬时再电离产生的结果与最近的普朗克约束，有利于模型与$z_{\rm rei}\sim 8.5^{+1.1}_{-0.8}$。
2019-01-31 astro-ph.CO
Using Neural Emulators and Hamiltonian Monte Carlo to constrain the Epoch of Reionization's History with the Ly$α$ Forest Power Spectrum
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Leiden University（莱顿大学）；University of Washington（华盛顿大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究利用神经模拟器和哈密顿蒙特卡洛方法，通过Lyα森林功率谱约束重离子化时期的史实，展示了高精度参数估计的潜力。
2025-09-16 astro-ph.CO
Reconstruction of Reionization History through Dispersion Measure of Fast Radio Bursts
本文利用快速射电暴（FRB）的色散测量（DM）研究了再电离时期电离分数$x_e(z)$的演化。与以往研究不同的是，本文考虑FRB星表中观测到的DMs的大规模聚集信息，只需要粗略的红移分布，而不需要每个FRB的精确红移信息。首先，我们考虑了$x_e(z)$的瞬时"\texttt{tanh}"模型，发现与仅从CMB数据比较时，包括关于具有100个$\rm pc/cm^3$的内在DM散射的$10^4$ FRB的mock目录的自相关信息，跨越所有天空的20\%，可以显著改善对模型的宽度$Δ_z$的约束。电离分数的演化形状将被紧紧地缩窄，即再电离时期的持续时间缩短，即$z_{\rm dur}<2.24$（95\%C. L.）此外，我们还利用另一个红移-非对称再电离模型，得到FRB模拟星表可以精确测量$z=6$的电离分数，其$1σ$误差为$Δx_e(z=6)=0.012$，这意味着FRB星表观测到的DM的大尺度聚类信息对再电离历元末的电离分数非常敏感。我们的结论是，高红移FRB的观测可以成为未来研究再电离历史的补充探针。
2021-04-19 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
