宇宙再电离历史与暗物质情形

我们在标准冷暗物质（CDM）范式及替代暗物质情形下对宇宙再电离进行了分析。基于 Corasaniti 等人（2017）的工作，我们预测了 CDM、温暗物质（WDM）、晚形成暗物质（LFDM）和超轻轴子暗物质（ADM）模型的再电离历史，这些模型再现了极高红移 $6\le z\le 10$ 处星系光度函数的前沿测量。为此我们采用了一个以参与再电离的星系极限 UV 星等 $M_{\rm lim}$ 和到达星系际介质的平均有效 UV 光子逃逸分数 $\tilde{f}$ 为参数的再电离模型。对于每个暗物质模型，我们计算了汤姆逊散射光深 $\tau_e(z)$ 和共动电离分数 $Q_{\rm HII}(z)$ 的红移演化。我们发现不同暗物质模型具有相似的再电离历史。相对于 CDM 情形的差异在更暗的极限 UV 星等处增大，并且与改变再电离模型参数的效应简并。利用普朗克对积分光深的确定结合不同红移处中性氢分数的测量，我们推断了 $\tilde{f}$ 和 $M_{\rm lim}$ 的约束。结果在很大程度上与所假设的暗物质情形无关，特别是对于 $M_{\rm lim}\gtrsim -13$，我们得到在 $2\sigma$ 下有效逃逸分数位于 $0.07\lesssim \tilde{f}\lesssim 0.15$ 范围内。