复合前时期的能量注入与 EDGES 探测

我们研究通过复合前时期的能量注入来解释近期 EDGES 探测的可能性。我们的目的是表明，该能量注入的残余可在频率 $x_e \equiv h\nu/(kT) \simeq 10^{-3}$ 处产生能量密度的增加，而这正是解释 EDGES 结果所需的。我们考虑两种能量注入模型：具有固定注入红移的高斯轮廓，以及非相对论粒子的辐射衰变。我们表明，能量注入应发生在红移范围 $z\lesssim 4 \times 10^3$ 内，以防止自由–自由过程使注入能量热化。注入能量应约为 $x_e \simeq 10^{-3}$ 处 CMB 强度的 200–1000 倍，以获得所需残余。注入能量的大部分发生热化，从而扭曲 CMB 能谱。我们计算了两种模型的 CMB 谱畸变，并表明 CMB 能量密度的分数变化 $\Delta \rho_{\rm \scriptscriptstyle CMB}/\rho_{\rm \scriptscriptstyle CMB} \simeq 10^{-6}$，这可能被拟议的实验 PIXIE 探测到。我们还概述了我们所提情景对 CMB 各向异性的影响。