由 21 厘米整体信号对早期恒星形成施加的约束

EDGES 实验对红移 17 处为中心的整体 21 厘米吸收槽的初步探测，为研究首批发光源的诞生、宇宙黎明时期辐射背景的强度、年轻星系际介质的热与电离历史提供了契机。在此，我们聚焦于在这些早期时代将自旋温度与气体动力学温度耦合所需的莱曼-alpha 光子场的天体物理含义。在 21 厘米信号由极端贫金属恒星系统激活的基本假设下，我们表明 EDGES 结果与深场 HST 观测在 4<z<9 测得的星系 UV 光度密度下降的外推一致。在 EDGES 信号对应的红移处，并不需要显著增强的恒星形成率密度或新的奇异 UV 光子源。诱导莱曼-alpha 耦合的同一恒星系统所产生的电离辐射相当可观，量级为每 100 Myr 每 H 原子 0.5 个莱曼连续谱光子。为使氢保持大体中性并依照近期 Planck CMB 结果一致地延迟再电离过程，在 z>15 处需要 f_esc < 20% 的平均逃逸分数。