قيود الخلفية الكونية الميكروويفية على مدة وتوقيت إعادة التأين من تلسكوب القطب الجنوبي

تعتبر حقبة إعادة التأين علامة فارقة في تكوين الهيكل الكوني، حيث تُشير إلى ولادة أول الأجسام الضخمة بما يكفي لتوليد أعداد كبيرة من الفوتونات المؤينة. ومع ذلك، لا يزال الأسلوب والإطار الزمني لإعادة التأين غير معروفين إلى حد كبير. يمكن استخدام قياسات تأثير دوبلر للخلفية الكونية الميكروويفية (CMB) من فقاعات مؤينة مضمنة في تيارات سرعة كبيرة النطاق - المعروفة باسم تأثير سونيايف-زيلدوفيتش المتقطع (kSZ) - لتقييد مدة إعادة التأين. عند دمجها مع قياسات استقطاب CMB على نطاق كبير، يمكن استنتاج تطور الكسر المؤين، x-bar_ (e). باستخدام بيانات متعددة الترددات الجديدة من تلسكوب القطب الجنوبي (SPT)، نوضح أن الكسر المؤين تطور بسرعة نسبيا. بالنسبة لنموذج الخلفية الأساسي لدينا، نجد أن طاقة kSZ الناتجة عن إعادة التأين عند ℓ = 3000 هي D^ (patchy) ₃000 ≤ 2. 1 μK² عند مستوى ثقة 95%. باستخدام محاكاة إعادة التأين، نقوم بتحويل ذلك إلى حد على مدة إعادة التأين Δz≡z_ (x-bar) ₑ=0. 20 - z_ (x-bar) ₑ=0. 99≤4. 4 (95% ثقة). نجد أن هذا القيد يعتمد على الافتراضات المتعلقة بالترابط الزاوي بين طاقة SZ الحرارية والخلفية الكونية تحت الحمراء (CIB). عند تقديم درجة الترابط كمتغير حر، نجد أن الحد على طاقة kSZ يضعف إلى D^ (patchy) ₃000 ≤ 4. 9 μK²، مما يعني Δz ≤ 7. 9 (95% ثقة). نجمع قيد SPT على مدة إعادة التأين مع قياس مسبار ويلكينسون لعدم التجانس الميكروويفي للعمق الضوئي المتكامل لاستكشاف تاريخ التأين الكوني. نجد أن إعادة التأين انتهت مع مستوى ثقة 95% عند z > 7. 2 تحت افتراض عدم وجود ترابط tSZ-CIB، و z > 5. 8 عند السماح بالترابطات. يجب أن تكشف القيود المحسنة من مجموعة بيانات SPT الكاملة جنبًا إلى جنب مع بيانات هيرشيل وبلانك القادمة عن إعادة تأين موسعة عند >95% ثقة بشرط أن Δz ≥ 2. تكمل هذه الملاحظات حول CMB أدوات رصد أخرى لحقبة إعادة التأين مثل الخط 21 سم المنتقل نحو الأزرق ومس Surveys ضيقة النطاق للغيوم المضيئة لليوα.