JWST 对宇宙黎明时期紫外光度密度的限制:对 21 厘米宇宙学的启示
宇宙学与河外天体物理
2023-10-13 v2 星系天体物理
摘要
前所未有的新观测能力阵列正开始对宇宙第一缕光时期模型的约束产生关键作用。在本快报中,我们讨论了由近期 JWST 观测推断出的宇宙黎明时期紫外辐射背景对旨在探测弥漫中性氢红移 21 厘米超精细跃迁的射电实验的启示。在 21 厘米信号由贫金属恒星系统产生的 Ly 光子场激活这一基本假设下,我们表明,由 JWST 早期星系数据在 处推断出的下降紫外光度密度的简单外推,可预期在 EDGES 和 SARAS3 实验的低频段实现探测。若考虑高于 CMB 的早期辐射超出,则表明需要更平缓或平坦的演化以同时重现当前低红移和高红移紫外光度密度限制,鉴于宇宙方差及宇宙黎明时期星系光度函数暗端斜率的巨大不确定性,这不能完全排除。我们的发现提出了一种引人入胜的可能性:早期的高恒星形成效率可能在红移 触发强烈的 Ly 发射,并在大爆炸后 2 亿年产生宇宙 21 厘米吸收信号。
引用
@article{arxiv.2305.02703,
title = {JWST constraints on the UV luminosity density at cosmic dawn: implications for 21-cm cosmology},
author = {Sultan Hassan and Christopher C. Lovell and Piero Madau and Marc Huertas-Company and Rachel S. Somerville and Blakesley Burkhart and Keri L. Dixon and Robert Feldmann and Tjitske K. Starkenburg and John F. Wu and Christian Kragh Jespersen and Joseph D. Gelfand and Ankita Bera},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.02703},
year = {2023}
}
备注
8 pages, 3 figures, accepted to ApJL