通过宇宙黎明探测轻 relics

我们探讨了即将到来的宇宙黎明（${12\lesssim \!z\lesssim\!30}$）21 cm 巡天在即将到来的宇宙微波背景（CMB）和大尺度结构巡天（如 CMB-S4、Simons Observatory (SO) 和 DESI）之外提供宇宙学信息的前景。我们聚焦于相对论物种有效数目 $N_{\rm eff}$，它是探测超越标准模型理论的一个有前景的观测量。我们表明，纳入即将到来的 21 cm 巡天（如平方公里阵列 (SKA)）可允许以 $2\sigma$ 水平探测广泛的轻粒子模型，例如结合 CMB-S4 实现 $2\sigma(N_{\rm eff})=0.034$。考虑到 $N_{\rm eff}$ 与原始氦丰度 $Y_p$ 之间的简并性，可实现对宇宙学参数灵敏度的提升，特别是对 $N_{\rm eff}$ 和暗物质分数能量密度 $\omega_c$ 提升超过 2 倍。