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由 JWST 观察到的高红移 AGN 能否解释 EDGES 吸收信号?

宇宙学与河外天体物理 2025-07-30 v1

摘要

Experiment to Detect the Global Epoch of Reionization 21 cm Signal (EDGES) 已报告在 78 MHz 附近的天空平均射电背景中存在吸收特征。该信号的 cosmological 解释对应于在 z17z \sim 17 的中性氢对 21 cm 光子的吸收。该信号的较大深度被证明需要 CMB 之上的额外射电背景以及/或来自 IGM 的 non-standard 冷却过程。我们在这里探讨了该信号由 high-redshift AGN 后背光的情景是否合理。这些 AGN 也可能解释 JWST 在 z>10z > 10 观察到的意外丰富的 UV-bright objects。我们发现,要产生足够的射电光子以解释 EDGES 深度,需要几乎所有 high-zz UV-bright objects down to MUV15M_{\mathrm{UV}} \gtrsim -15 都是 radio-loud AGN,并且 UV 密度在 z=z = 10 和 20 之间下降最多仅 1.5 个数量级。此外,这些 objects 的 X 射线光子逃出率必须是其预期本征产量的 1%\lesssim 1\% 以防止 early IGM pre-heating 将吸收信号冲淡。再现吸收 trough 和其 flat bottom 的锋利边界需要 UV 景函数、UV 光由 AGN 生产的比例以及 X射线逃出率具有精细调谐的 red shift 依赖性。我们得出结论,尽管 radio-loud AGN 在物理上是可能解释 EDGES 的,但由于其要求的极端物理特性,他们不太可能是解释 EDGES 的候选者。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.21230,
  title  = {Can high-redshift AGN observed by JWST explain the EDGES absorption signal?},
  author = {Alexandra Nelander and Christopher Cain and Jordan C J DSilva and Peter H Sims and Rogier A Windhorst and Judd D Bowman},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.21230},
  year   = {2025}
}

备注

20 pages, 9 figures