We describe three different methods for exploring the hydrogen reionization epoch using fast radio bursts (FRBs) and provide arguments for the existence of FRBs at high redshift (z). The simplest way, observationally, is to determine the maximum dispersion measure (DMmax) of FRBs for an ensemble that includes bursts during the reionization. The DMmax provides information regarding reionization much like the optical depth of the cosmic microwave background to Thomson scattering does, and it has the potential to be more accurate than constraints from Planck, if DMmax can be measured to a precision better than 500 pccm−3. Another method is to measure redshifts of about 40 FRBs between z of 6 and 10 with ${\sim}10{{\ \rm per\ cent}}$ accuracy to obtain the average electron density in four different z-bins with ${\sim}4{{\ \rm per\ cent}}$ accuracy. These two methods do not require knowledge of the FRB luminosity function and its possible redshift evolution. Finally, we show that the reionization history is reflected in the number of FRBs per unit DM, given a fluence limited survey of FRBs that includes bursts during the reionization epoch; we show using FIRE simulations that the contribution to DM from the FRB host galaxy and circumgalactic medium during the reionization era is a small fraction of the observed DM. This third method requires no redshift information but does require knowledge of the FRB luminosity function.

中文翻译：

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使用 FRB 探索氢再电离的时代

我们描述了使用快速射电暴 (FRB) 探索氢再电离时期的三种不同方法，并为高红移 (z) 下 FRB 的存在提供了论据。从观测上看，最简单的方法是确定 FRB 的最大色散量度 (DMmax)，用于包含再电离期间爆发的系综。DMmax 提供关于再电离的信息，就像宇宙微波背景对汤姆逊散射的光学深度一样，如果 DMmax 可以测量到优于 500 pccm-3 的精度，它有可能比普朗克的约束更准确。另一种方法是以 ${\sim}10{{\rm per\ cent}}$ 的精度测量 z 为 6 和 10 之间的大约 40 个 FRB 的红移，以获得具有 ${ 的四个不同 z-bin 中的平均电子密度\sim}4{{\ \rm per\ cent}}$ 准确度。这两种方法不需要了解 FRB 光度函数及其可能的红移演变。最后，我们表明，再电离历史反映在每单位 DM 的 FRB 数量上，考虑到对 FRB 的能量有限调查，其中包括再电离时期的爆发；我们使用 FIRE 模拟表明，在再电离时代，FRB 宿主星系和环银河介质对 DM 的贡献只是观察到的 DM 的一小部分。第三种方法不需要红移信息，但需要了解 FRB 光度函数。考虑到对 FRB 进行的有限注量调查，其中包括再电离时期的爆发；我们使用 FIRE 模拟表明，在再电离时代，FRB 宿主星系和环银河介质对 DM 的贡献只是观察到的 DM 的一小部分。第三种方法不需要红移信息，但需要了解 FRB 光度函数。考虑到对 FRB 进行的有限注量调查，其中包括再电离时期的爆发；我们使用 FIRE 模拟表明，在再电离时代，FRB 宿主星系和环银河介质对 DM 的贡献只是观察到的 DM 的一小部分。第三种方法不需要红移信息，但需要了解 FRB 光度函数。