利用多波段观测约束星族III星系的性质

早期宇宙，即大爆炸后40万年至4亿年（$z\approx1100-11$），在很大程度上仍未被探索，因为发光物体的光线太微弱而无法直接观测。虽然新的实验正在推进直接观测的红移极限，但低频射电波段的测量有望通过观测氢的21厘米谱线来探测早期恒星和黑洞的形成。在这项工作中，我们利用多波段贝叶斯分析，探索了来自HERA和SARAS 3实验的21厘米数据与未分辨射电和X射线背景观测之间的协同作用。我们使用组合数据集来约束星族II和星族III恒星以及早期X射线和射电源的性质。联合拟合显示，68%的置信度下不倾向于星族III恒星形成效率$\gtrsim5.7\%$。我们还展示了21厘米数据和X射线背景数据如何协同地约束X射线效率先验分布的两端，从而在单位恒星形成率的X射线光度的1D后验概率中产生一个峰值。我们发现（在68%置信度下），早期星系的X射线效率可能是当今星暴星系的0.3到318倍。我们还表明，我们联合拟合的函数后验概率以$3\sigma$置信度排除了深度低于$\lesssim-203\ \mathrm{mK}$的全局21厘米信号，以及在$k=0.34\ h\mathrm{Mpc^{-1}}$处幅度大于$\Delta_{21}^2 \gtrsim 946\ \mathrm{mK}^2$的功率谱振幅。