最新 CMB 观测与宇宙电离历史

对非标准重组情形的关注度已由 BOOMERANG 和 MAXIMA 等最新宇宙微波背景 (CMB) 观测结果所推动，这些结果显示出意外的低第二声学峰，导致拟合的最佳质子密度为大约增加了 50%，而超出大爆炸核合成 (BBN) 的预测。若宇宙具有非标准电离历史，即氢的重组相对于标准模型显著延迟，可避免此种显著差异。尽管未来的 CMB 观测可能消除此差异，但有必要发展一个用于分析非标准电离历史的通用框架。我们构建了这样的框架，考察其中一些非标准模型，其中氢的束缚能 E_b 以及电离离子数之时间变化率的总体表达式均被乘以任意因子。这一系列模型包括若干已提出的模型作为特殊情形。我们发现，存在一广泛的模型可延迟重组，能够以符合 BBN 的质子密度拟合 CMB 数据，但也有被允许的模型在重组时间上比标准模型更早。这些模型的普遍预测是，第三声学 CMB 峰应显著低于标准模型中所观察到的水平。即便是相对于标准模型更早重组的模型也是如此，因为在这种情况下，第三峰因在重组期间扩散阻尼增加而被降低。有趣的是，第三峰的具体高度对模型参数极其敏感，以至于未来的 CMB 观测能够区分不同的非标准重组情形。