UV radiation of the first stars and the 21 cm absorption line of neutral hydrogen

УФ-излучение первых звезд, формирующихся в догалактическую эпоху, приводит к выравниваю спиновой и кине- тической температуры нейтрального водорода за счет эффекта Ваутхейзена-Филда, что создает условия для допол- нительного поглощения реликтовых фотонов в линии 21 см. В данной работе исследовано поглощение на звуковых волнах, генерируемых эволюционирующими объектами из темной материи в масштабах масс, меньших массы Джин- са. Ранее этот канал поглощения не учитывался. Выполнен расчет структуры звуковых волн и поля скоростей в них. Источник гравитационного поля, создающий волну, может находиться как на линейной стадии, если возмущение в темной материи слабое, так и на нелинейной, когда сгущение темной материи уже обособилось и вириализовалось. Пекулярные скорости барионов в звуковой волне (во втором порядке по скорости) ответственны за дополнительное поглощение реликтового излучения в линии 21 см. Хотя эффект дополнительного поглощения мал, с повышением точности наблюдений он может быть замечен. Дополнительное поглощение может иметь большую величину в слу- чае нестандартного спектра космологических возмущений на малых масштабах. Поглощение реликтового излучения в линии 21 см может давать косвенную информацию об УФ-фоне в ранней Вселенной и его источниках. UV radiation of the first stars formed in the pre-galactic epoch leads to equalization of the spin and kinetic temperature of neutral hydrogen due to the Wouthuysen-Field effect, which creates conditions for additional absorption of relic photons in the 21 cm line. In this work, absorption on sound waves generated by evolving dark matter objects at mass scales smaller than the Jeans mass is investigated. Previously, this absorption channel was not taken into account. The structure of sound waves and velocity fields in them are calculated. The source of the gravitational field that creates the wave can be both at the linear stage, if the perturbation in the dark matter is weak, and at the nonlinear stage, when the dark matter condensation has already separated and virialized. The pecular velocities of the baryons in the sound wave (in the second order of velocity) are responsible for the additional absorption of the relic radiation in the 21 cm line. Although the effect of additional absorption is small, with an increase in the accuracy of observations, it can be noticed. The additional absorption may have a large value in the case of a non-standard spectrum of cosmological disturbances on small scales. Absorption of the relic radiation in the 21 cm line can provide indirect information about the UV background in the early Universe and its sources.