复合前的能量释放与 CMB 谱中的窄特征

J. Chluba; R. A. Sunyaev

doi:10.1051/0004-6361/200809840

复合前的能量释放与 CMB 谱中的窄特征

天体物理学 2015-05-13 v1

作者: J. Chluba , R. A. Sunyaev

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摘要

早期宇宙 ( $z<\sim 2\times10^6$ ) 的能量释放会导致宇宙微波背景 (CMB) 辐射场产生某种宽谱畸变，当注入过程始于红移 $z<\sim 5\times10^4$ 时，其特征可描述为 $y$ 型畸变。在此我们证明，如果在宇宙氢复合开始之前 ( $z\sim1400$ ) 释放能量，HI 和 HeII 中束缚 - 束缚和自由 - 束缚跃迁的闭合回路将导致出现：(i) 分米和厘米波长处的特征性多重窄谱特征，以及 (ii) CMB 谱远维恩尾部的一个由吸收和发射部分组成的显著亚毫米特征。额外的谱特征产生于 HI ( $z>\sim1800$ ) 和 HeII ( $z>\sim7000$ ) 的复合前时期，因此不同于未受扰动的 CMB 黑体辐射场中正常宇宙复合所产生的特征。我们展示了包含 HI 和 HeII 各 25 个原子壳层的数值计算结果，并详细讨论了几个单独跃迁的贡献。作为示例，我们考虑了瞬时能量释放（例如由于相变）和长寿命衰变粒子导致的指数能量释放情况。我们的计算表明，由于可能的复合前原子跃迁，与正常复合时期产生的畸变相比，CMB 谱畸变的可变性增加了。这些窄谱特征的存在将提供一种独特的方法，用以区分复合前 ( $1400<\sim z <\sim5\times10^4$ ) 能量释放引起的 $y$ 畸变与红移 $z<\sim800$ 的复合后时期产生的畸变。（摘要删节）

关键词

CMB 谱畸变复合前能量释放 y 型畸变氢复合氦复合窄谱特征早期宇宙

引用

@article{arxiv.0803.3584,
  title  = {Pre-recombinational energy release and narrow features in the CMB spectrum},
  author = {J. Chluba and R. A. Sunyaev},
  journal= {arXiv preprint arXiv:0803.3584},
  year   = {2015}
}

备注

17 pages, 12 Figures, 1 Table, submitted to A&A

复合前的能量释放与 CMB 谱中的窄特征

摘要

关键词

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