中性氢的 $\tau$ 值：长波长处的 CMB 光学深度增加
宇宙学与河外天体物理
2026-05-25 v1
摘要
在 21 cm 波长之后，来自宇宙微波背景（CMB）长波尾部的光子有非零概率被遥远的中性氢吸收。这会额外抑制观测到的 CMB 聚类，除常规的汤普森散射之外。光学深度随频率变化，受制于气体的 21 cm 自旋温度 ，其随宇宙时间的演化。额外光学深度在约 100 MHz 处达到几百分之几的峰值。细节取决于宇宙气体加热方式以及中性分数 的演化。虽然在这些长波段位于射电波段的 CMB 检测可能难以实现，但通过与在 cm/mm 频率下已充分特征化的涨落进行交叉相关，有助于识别信号。我们发现，与 mm波图图交叉相关的射电波长 CMB 涨落检测可能比探测本征 21 cm 涨落更容易。测量 CMB 涨落随射电波长的�幅，为一种新型直接测量 随红移变化的路径提供了可能。
引用
@article{arxiv.2605.22934,
title = {The $\tau$ of Neutral Hydrogen: Increased CMB Optical Depth at Long Wavelengths},
author = {Gilbert Holder and Adrian Liu and Tzu-Ching Chang and David Zegeye},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.22934},
year = {2026}
}
备注
10 pages, 4 figures