拼接再电离历史的碎片

来自 Planck 的宇宙微波背景温度与偏振各向异性估计出的再电离光学厚度（τ）低于 WMAP 的值。再电离历史中的一段重要时期将落在 6<z<10 内，此区间内哈勃前沿场计划对星系的探测以及莱曼-α 观测对星系际介质中中性氢的独立估计亦可用。这一重叠使得对宇宙再电离的分析可利用 CMB 与这些天体物理测量的直接组合，并可能打破描述再电离物理的参数的简并。我们首次通过假设光致电离与复合率为自由形式，并允许底层宇宙学参数随 Planck 2018 发布的 CMB（温度与偏振各向异性及透镜）数据和一组天体物理数据变化，来重建再电离历史。我们发现低 ℓ 的 Planck 2018 HFI 偏振似然与天体物理数据在决定积分光学厚度上极为一致。通过结合两类数据，我们报告最小重建在 68% 和 95% 置信水平下 τ=0.051^{+0.001+0.002}_{-0.0012-0.002}，就文献中当前天体物理测量的误差而言，这几乎比预期的宇宙方差极限 CMB 测量好两倍。对于再电离持续时间（10% 电离到完全电离的红移区间），我们在 68% 和 95% 置信水平下得到 2.9^{+0.12+0.29}_{-0.16-0.26}，较使用 Planck 2015 数据所得的相应结果有显著改进。通过对组合结果的贝叶斯分析，我们未发现超出单调再电离历史的证据，因此多相再电离情景相较于最小替代方案不被偏好。