宇宙再电离研究：普朗克后的主成分分析

再电离历史的研究在理解宇宙演化中起着重要作用。通常认为我们宇宙中的星系际介质(IGM)如今已完全电离，然而再电离过程仍神秘未解。现代宇宙学通常采用简单的瞬时再电离过程，却无直接观测证据。然而，电离分数历史 $x_e(z)$ 将影响宇宙微波背景(CMB)可观测量以及对光学深度 $\tau$ 的约束。基于特征再电离模型的模拟未来数据集，我们发现瞬时模型引入的 $\tau$ 偏差不可忽略。本文以模型无关的方式，即所谓主成分分析(PCA)方法，研究宇宙再电离历史，并利用普朗克、WMAP 9年温度与极化功率谱数据集，分别结合来自星系巡天的重子声学振荡(BAO)和Ia型超新星(SN) Union 2.1样本，重建不同红移 $z$ 处的 $x_e(z)$。结果表明重建的 $x_e(z)$ 与瞬时行为一致，但在某些时期存在与该行为的轻微偏离。利用PCA方法，在舍弃噪声模式后，我们得到了更强的约束，且特征 $x_e(z)$ 演化的迹象可能变得稍更明显。