基于 CMB 光深与 E 模偏振功率谱的再电离推断

再电离时期(EoR)依赖于支配首批星系诞生与演化以及星系际介质中结构的复杂天体物理。EoR 模型依赖宇宙微波背景(CMB)观测，特别是大尺度 E 模偏振功率谱(EE PS)，以帮助约束其高度不确定的参数。然而，大多数 EoR 模型并非直接前向建模 EE PS，而是使用一种汇总统计量——汤姆逊散射光深 $\tau_e$——进行约束。将 CMB 观测压缩为 $\tau_e$ 需要采用一组 EoR 历史的基函数。常见的选择是非物理的、红移对称的双曲正切(Tanh)函数，其在形状上不同于基于等级结构形成的物理 EoR 模型。结合公开 EoR 与 CMB 代码 21cmFAST 和 CLASS，本文量化了使用 $\tau_e$ 汇总统计量的推断如何影响对星系性质和 EoR 历史的最终约束。利用最后的 Planck 2018 数据发布，我们表明 EoR 历史的边缘化约束对基函数选择(Tanh 对比物理模型)的敏感度高于对 CMB 似然统计量($\tau_e$ 对比 PS)的敏感度。例如，由结构增长所隐含的 EoR 历史显示出部分再电离延伸至较高红移的小尾迹。然而，对于 Planck 2018 数据，使用 $\tau_e$ 的推断偏差可忽略不计。利用来自高红移观测(包括类星体暗分数、星系 UV 光度函数和 CMB EE PS)的 EoR 约束，我们的物理模型恢复出 $\tau_e=0.0569^{+0.0081}_{-0.0066}$。