宇宙黎明时期的标准尺

我们宇宙中的物质有两种：暗物质与重子物质。其中只有后者与光子耦合，产生著名的重子声学振荡，并在此过程中生成暗物质与重子之间的超声速相对速度。这些速度在其起源处印入了声学尺度，阻碍了宇宙黎明（z∼20）时期第一批恒星的形成，调制了该时代的预期 21 厘米信号。在 companion 论文中，我们结合数值模拟与解析模型表明，这种调制表现为鲁棒的速度诱导声学振荡（VAOs），其形状明确且在复合时期冻结，不受未知的恒星形成天体物理影响。在此我们提议将这些 VAOs 用作宇宙黎明时期的标准尺。我们发现，即将建成的 HERA 干涉仪三年的 21 厘米功率谱数据应能以百分精度测量 z=15–20 处的哈勃膨胀率 H(z)，根据天体物理反馈过程与前景的强弱，精度从 0.3% 到 11% 不等。这将为我们在原本未探测的纪元提供关于宇宙膨胀率的新抓手，开启通往神秘宇宙黎明时代的窗口。