通过21厘米宇宙学与再电离约束揭示暗物质

在过去的几十年中，我们对宇宙的理解达到了令人瞩目的水平，能够以惊人的精度检验宇宙学预言。然而，暗物质的本质、组成、质量与相互作用仍属未知，构成了当前宇宙学中最引人入胜的谜题之一。本博士论文研究了可能对接结构形成过程及星系际介质演化产生影响的暗物质候选体信号。论文分为三个部分。第一部分致力于广泛介绍基础原理，描述所考虑课题的现状。第1章给出$\Lambda$CDM的基本内容。第2章概述暗物质证据的历史进展，随后讨论冷暗物质范式的现状与小尺度问题，考察两种非标准替代情形：温暗物质与相互作用暗物质。第3章将原初黑洞作为另一种暗物质候选体，讨论周围物质的吸积效应以及由泊松散粒噪声引起的小尺度涨落增强，二者均可能在星系际介质中留下观测影响。第4章回顾21厘米宇宙学信号的基础原理，总结驱动亮温度的主要过程，并通过功率谱讨论其空间涨落。最后，第5章专门讨论宇宙黎明与再电离时期星系际介质的电离与热演化。第二部分包含攻读博士期间发表的七篇原创科学论文，构成论文的主要工作。最后，第三部分以西班牙语总结主要结果。