第三星族星爆发与 Planck 2018 数据

我们利用最新的 Planck 数据研究第三星族（Pop III）星超新星爆发（SN）对高红移再电离历史的影响。据预测，大质量 Pop III 星（$130M_\odot\leq M\leq 270M_\odot$）在其恒星生命末期作为对不稳定性超新星（PISNe）爆发释放大量能量。在爆发中，超新星遗迹作为热电离泡增长，并在再电离历史早期提升电离分数。这一提升影响宇宙微波背景（CMB）的光学深度，并在大尺度上产生 CMB 极化的额外各向异性。因此，分析 Planck 极化数据使我们能够检验 Pop III 星 SN 及其前身星（大质量 Pop III 星）的丰度。为建模 SN 对再电离的贡献，我们引入一个新参数 $\zeta$，它将 SN 的丰度与宇宙的坍缩分数相关联。利用带有最新 Planck 极化数据的马尔可夫链蒙特卡洛方法，我们获得了模型参数 $\zeta$ 的约束。我们的约束表明，观测到的 CMB 极化与近期宇宙学模拟中 Pop III 星恒星形成率与初始质量函数所预测的 PISNe 丰度一致。我们还提出，结合晚期再电离历史的进一步观测（如高红移类星体（QSO）观测）可提供更紧的约束及关于 Pop III 星本质的重要信息。