再电离及其对宇宙微波背景的影响

早期再电离改变了宇宙微波背景各向异性的预期模式。为探索这些变化，我们从首要原则推导控制各向异性的方程，专注于光子与电子的相互作用。Vishniac (1987) 声称在再电离的宇宙中，第二阶项可以很大，因此我们推导正确到扰动第二阶的方程。第二阶项的数量超过了Vishniac 所考虑的。为了理解所涉及的基本物理， 我们给出一元一次方程的简单解析近似。然后转向第二阶方程，我们显示Vishniac 项确实是唯一重要的。我们还呈现了各种电离历史[在标准冷暗物质宇宙中]的数值结果，并量化几个实验中的信号如何取决于电离历史。最显著的再电离宇宙的指征将在非常小尺度的实验中看到；如果最后一次散射面在红移 $z\simeq100$ 时，Owens Valley 实验的预期信号会小约十倍，这取决于宇宙是否在早期被重新电离。在稍大的尺度上，预期的信号在再电离宇宙中会小于标准重组情况，但仅仅小一个数量级。