21cm吸収線による再イオン化末期の銀河間物質の観測的制約

高赤方偏移クエーサー PSO J352.4034-15.3373 の観測により、$5.38 < z < 5.84$ における銀河間物質（IGM）の21cm吸収線を探索した。吸収線は検出されず、21cm光学的厚さの上限とスピン温度の下限が得られ、再イオン化末期のIGMが断熱冷却限界を超えて加熱されていたことが示された。

• 宇宙再イオン化末期の銀河間物質（IGM）の熱的状態を探るため、高赤方偏移クエーサーを対象に21cm吸収線を観測した。
• 203–222.5 MHz帯の観測データとアーカイブデータを統合し、クエーサーのスペクトルおよび21cm吸収線のモデル解析を行った。
• 赤方偏移 $5.38 < z < 5.84$ で21cm吸収線は検出されず、光学的厚さ $\tau_{21} < 0.02$ およびスピン温度 $T_{\text{s}} > 1.73\text{ K}$ の制約を得た。
• 本結果は、再イオン化末期のIGMが断熱冷却限界以上に加熱されていたことを示し、極度に低温なHI領域の存在に否定的な示唆を与える。

原文タイトル: The burgeoning rise of the 21-cm forest I: constraints on the optical depth of the intergalactic medium at $5.38 < z < 5.84$

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