Modeling the Radio Background from the First Black Holes at Cosmic Dawn: Implications for the 21 cm Absorption Amplitude
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Notice bibliographique
Résumé
Abstract We estimate the 21 cm radio background from accretion onto the first intermediate-mass black holes between z ≈ 30 and z ≈ 16. Combining potentially optimistic, but plausible, scenarios for black hole formation and growth with empirical correlations between luminosity and radio emission observed in low-redshift active galactic nuclei, we find that a model of black holes forming in molecular cooling halos is able to produce a 21 cm background that exceeds the cosmic microwave background (CMB) at z ≈ 17, though models involving larger halo masses are not entirely excluded. Such a background could explain the surprisingly large amplitude of the 21 cm absorption feature recently reported by the EDGES collaboration. Such black holes would also produce significant X-ray emission and contribute to the 0.5–2 keV soft X-ray background at the level of ≈10 −13 –10 −12 erg s −1 cm −2 deg −2 , consistent with existing constraints. In order to avoid heating the intergalactic medium (IGM) over the EDGES trough, these black holes would need to be obscured by hydrogen column depths of N H ∼ 5 × 10 23 cm −2 . Such black holes would avoid violating constraints on the CMB optical depth from Planck if their UV photon escape fractions were below f esc ≲ 0.1, which would be a natural result of N H ∼ 5 × 10 23 cm −2 being imposed by an unheated IGM.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,003 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle