基于 ARCADE 2 与 EDGES 观测的原始磁场约束

我们依据探测宇宙再电离时代全局信号实验（EDGES）低频带观测以及宇宙学、天体物理与弥漫辐射绝对辐射计（ARCADE 2）研究了对原始磁场（PMFs）的约束。ARCADE 2 观测在 3-90 GHz 频率范围内探测到河外额外射电辐射。长波阵列第一站（LWA1）在 40-80 MHz 频率范围内也支持射电辐射的增强。早期相对于宇宙微波背景的辐射超出不能完全排除，并可能解释 EDGES 异常。在衰变 PMFs 存在的情况下，由于衰变磁场对气体的加热，21 cm 微分亮温度会发生改变，从而我们可以对磁场进行约束。对于超出辐射分数（$A_r$）取 LWA1 极限的情况，我们表明在 1 Mpc 尺度上当今磁场强度 $B_0$ 的上限，对于谱指数 $n_B=-2.99$ 为 $\lesssim 3.7$ nG；而对于 $n_B=-1$，我们得到 $B_0\lesssim1.1\times10^{-3}$ nG。我们还讨论了第一代恒星对 IGM 气体演化和 $B_0$ 允许值的影响。对于 $A_r$ 取 LWA1 极限，我们得到磁场的上限约束为 $B_0(n_B=-2.99)\lesssim4.9\times10^{-1}$ nG 和 $B_0(n_B=-1)\lesssim3.7\times10^{-5}$ nG。通过将超出辐射分数降至 LWA1 极限以下，我们得到了更严格的 $B_0$ 界限。