Ранняя реионизация от сверхмассивных звезд Pop III.1 может объяснить расхождения BAO и CMB
Международная группа астрофизиков представила модель, которая может разрешить давнее противоречие между данными барионных акустических осцилляций (BAO) и космического микроволнового фона (CMB). В работе, опубликованной на arXiv, учёные предложили сценарий ранней реионизации за счёт сверхмассивных металлических звёзд первого поколения (Pop III.1).
Измерения оптической толщины CMB, основанные на последних данных Planck по низкому мультиполю EE-поляризации, дают значение ? ~ 0,09, что на несколько сигма превышает стандартные оценки. Ранее такой результат предлагался как способ согласовать данные CMB и DESI по массе нейтрино, но входил в конфликт с наблюдениями леса Лайман-альфа (Ly? forest) и кинетического эффекта Сюняева-Зельдовича (pkSZ). Первые указывают на поздний конец реионизации, вторые — на короткую продолжительность.
Авторы изучили, может ли ранняя стадия реионизации обеспечить высокую оптическую толщину, оставаясь в рамках ограничений Ly? и pkSZ. В качестве конкретного механизма рассмотрены сверхмассивные звёзды Pop III.1 — гипотетические светила, существовавшие в эпоху первых звёзд и предположительно являющиеся предшественниками сверхмассивных чёрных дыр. Эти объекты, по расчётам, избегают разрушения из-за саморегулирующейся ионизационной обратной связи, которая устанавливает минимальное расстояние между источниками около 1 cMpc.
Такое редкое размещение ослабляет крупномасштабные флуктуации ионизации и, следовательно, снижает мощность pkSZ на наблюдаемо значимых угловых масштабах. В базовой модели удаётся достичь оптической толщины ? = 0,087 при фазе ранней реионизации («вспышке»), сосредоточенной на красном смещении z ? 20. При этом сигнал pkSZ остаётся в пределах наиболее консервативных 2?-верхних границ, установленных телескопом South Pole Telescope.
Исследователи подчёркивают, что их результат мотивирует дальнейший поиск моделей ранней реионизации со слабо кластеризованными источниками. Если гипотеза подтвердится, это позволит устранить одну из ключевых неопределённостей в современной космологии — расхождение между измерениями BAO и CMB. В ближайших планах — проверка модели на данных будущих обзоров, таких как Simons Observatory и Euclid.
