利用低频射电天文数据对首批星系物理的联合分析约束

宇宙历史的最初十亿年在很大程度上仍未被观测到。我们展示了一种新颖的机器学习技术，说明如何将21厘米信号空间涨落的上限与来自中性氢的sky-averaged 21-cm信号观测相结合，从而增进我们对这一时期的了解。通过联合分析来自SARAS3（红移$z\approx15-25$）的数据与来自HERA（$z\approx8$和$10$）的上限，我们表明这种协同分析比单独使用各数据集能对大爆炸后2亿年的星系天体物理给出更紧的约束。尽管我们的约束较弱，但这是首次将sky-averaged 21-cm实验与功率谱实验的数据放在一起分析。协同作用下，两个实验仅留下所探索的广阔理论参数空间中的$64.9^{+0.3}_{-0.1}$%与联合数据集一致，而SARAS3单独为$92.3^{+0.3}_{-0.1}$%，HERA单独为$79.0^{+0.5}_{-0.2}$%。我们利用该联合分析约束恒星形成效率、恒星形成的最小暗物质晕质量、早期发射体的X射线光度以及早期星系的射电光度。联合分析在68%置信度下不支持X射线发射效率$\lesssim 33$倍且射电发射效率$\gtrsim 32$倍于当今星系的星系组合。我们在$95$%置信度下不支持$z=25$处功率谱$\geq126$ mK$^{2}$且sky-averaged信号$\leq-277$ mK的情形。