关于从 Lyman-$\alpha$ 森林约束 CMB 的 Thompson 光学深度

我们报告了首次仅依据 Lyman-$\alpha$ 森林对电子重组光学深度 $\tau_{\mathrm{e}}$ 进行约束的尝试，这些模型在物理上是合理的，匹配由同一天文探针所需的重组终点 $z_{\rm{end}}$，以及在 CMB 重组分析中常采用的固定持续时间 $\Delta z$ 的对称重组模型。与传统估计方法相比，Lyman-$\alpha$ 森林通过其与热状态的耦合来描绘 IGM 的电离状态。我们求出两种方法之间的显式映射，解出氢和氦的化学与温度演化方程。我们的结果给出 $\tau_{\mathrm{e}}$=$0.042^{+0.047}_{-0.02}$ (95% 置信区间) 和 $\tau_{\mathrm{e}}$=$0.042^{+0.024}_{-0.015}$，分别对应 $z_{\rm{end}}$ 和 $\Delta z$-固定模型，分别在 $2.57\sigma$ 和 $4.31\sigma$ 下否定高 $\tau_{\mathrm{e}}$=0.09。若使用模拟的 Lyman-$\alpha$ 森林数据（模拟未来更大样本的精度），我们可能获得更紧密的 $\tau_{\mathrm{e}}$ 约束，并以更高的显著性排除此高 $\tau_{\mathrm{e}}$，为来自大尺度结构探针的重组时代新型约束铺平了道路，这一探针独立于 CMB。