斑块状再电离在宇宙微波背景各向异性上不可避免的印记

宇宙中第一代恒星对宇宙中性氢的再电离是一个不均匀的过程，它产生了自由电子密度的空间涨落。这些涨落会在宇宙微波背景（CMB）等宇宙学探测中留下可观测的特征。我们利用名为\texttt{SCRIPT}的守恒光子半数值再电离模拟，探讨了电子密度涨落对CMB的影响。我们表明，运动学苏尼阿耶夫-泽尔多维奇（kSZ）效应和B模偏振信号的幅度依赖于电子空间分布的斑块性，同时也依赖于再电离历史的中点和跨度。受此发现的启发，我们提供了kSZ和B模偏振信号幅度的新标度关系，能够捕捉由平均光学深度、再电离宽度以及斑块状再电离引起的电子密度空间涨落所带来的效应。我们表明，kSZ和B模偏振信号的幅度对再电离宽度和再电离斑块性表现出不同的依赖关系，因此对这些CMB探测手段的联合研究将能够打破简并。通过结合来自21 cm测量的外部数据集，可直接探索电离区尺寸，从而进一步解除简并。