重联辐射时代的HI信号

我们研究从重联辐射时代的原子氢(HI)线红移信号。HI 可在Lyman-$\alpha$与离子化通量之比以及软X射线辐射谱的情况下，分别以发射和吸收方式被观测。我们还计算了前重联时代的信号，并显示在宇宙参数不确定性下，这一信号相当稳健。HI信号的主要特征可概括如下：(a) 预离子化的HI可在 $\nu \simeq 10$--40 MHz 处以吸收方式被观测到；最大信号强度为 $\simeq 70$--100 mK。(b) 在 $\simeq 50$--100 MHz 的频率范围内，可能观测到一个宽度 $\la 5$ MHz 的尖锐吸收特征，这取决于重联历史。信号强度与Lyman-$\alpha$与氢离子化通量之比以及软X射线辐射谱指数成正比。(c) 在更高的频率处，HI以发射方式出现，其峰值频率位于 $60$--100 MHz 之间，取决于宇宙的离子化历史；该信号的峰值强度为 $\simeq 50$ mK。通过Fisher矩阵分析，我们计算了从未来实验中估计模型参数的精度：(a) 预重联信号可用于约束 $\Omega_b h^2$--$\Omega_m h^2$平面中的一个区域；(b) HI以发射方式观测到可用于对宇宙离子化分数演化进行非常精确的、$\la 1\%$ 的测量；(c) 从吸收到发射的过渡区域可作为探针离子化源的谱系；特别是，该 regime中的HI信号可对宇宙中被软X射线光子加热的比例进行相当精确的测量。