倾斜平坦与无倾斜非平坦动力学暗能量暴涨模型中的再电离首次研究

我们通过研究最拟合 Planck 2015 宇宙微波背景（CMB）各向异性和大型非 CMB 数据汇编的倾斜空间平坦及无倾斜非平坦 XCDM 和 $\phi$CDM 动力学暗能量暴涨模型中的再电离，来检验暗能量动力学和空间曲率对宇宙再电离的影响。我们基于主成分分析和针对低红移再电离数据汇编的马尔可夫链蒙特卡洛分析，开展了详细的统计研究，以估计宇宙学模型再电离历史中的不确定性。我们发现，无论暗能量性质如何，空间平坦模型与非平坦模型的再电离历史之间存在显著差异。尽管平坦和非平坦模型都能精确匹配低红移（$z\lesssim6$）再电离观测，但高红移（$z>7$）莱曼-$\alpha$ 发射体数据与非平坦模型的预测之间存在明显矛盾。这完全是因为非平坦模型具有比平坦模型显著更大的电子散射光学深度 $\tau_{\rm el}$，这要求非平坦模型中由更多高红移电离源支撑的扩展且更早的再电离情景。非平坦模型还需要光子逃逸分数的强烈红移演化，在某些红移下可能变得不切实际地高（$\gtrsim1$）。然而，当使用新的 Planck 2018 数据时，倾斜平坦 $\Lambda$CDM 模型中的 $\tau_{\rm el}$ 约低 0.9-$\sigma$，这一降低将部分缓解非平坦模型预测与数据之间的张力。