CMB对再电离物理模型的约束

我们通过将一种物理半数值模型的预言与宇宙微波背景（CMB）的次级温度及各向异性偏振进行比较，研究对允许再电离历史的约束。我们的模型具有四个自由参数，刻画电离效率 $\zeta$ 的演化以及能产生电离辐射的晕的最小质量 $M_{\mathrm{min}}$。将该模型预言与当前可得的光学深度 $\tau$ 及运动学Sunyaev-Zeldovich信号数据比较，我们发现已可排除参数空间中相当大一片区域。我们限制再电离持续时长 $\Delta z=1.30^{+0.19}_{-0.60}$（在 $99\%$ 置信水平下 $\Delta z < 2.9$），这是对该参数最紧的约束之一。约束适度倾向于 $M_{\mathrm{min}} \gtrsim 10^9 \mathrm{M}_{\odot}$（在 $68\%$ 置信水平下）于 $z \sim 8$，从而表明再电离反馈的存在。我们的分析给出了次级 $B$ 模振幅的上界 $D_{l=200}^{BB}<18$ nK$^2$（在 $99\%$ 置信水平下）。我们还研究了即将到来的空间与地面CMB任务可如何进一步收紧约束。我们这项仅依赖CMB数据的研究，不仅对探测原初引力波的 upcoming CMB 巡天，也对红移21 cm研究具有意义。