The Inhomogeneous Ionizing Background Following Reionization
本文研究了再电离后（z ~ 5- 6）时期氢电离本底的空间涨落。光子平均自由程（m. f. p.）随红移而迅速减小，再加上越来越稀有的电离源的聚集，可能导致在这一时期内非常不均匀的电离背景。我们系统地研究了电离通量的概率密度函数（PDF）和功率谱，通过改变一些参数，如m. f. p.，能够容纳恒星的最小晕质量和晕占空比。为了通用，我们利用分析，半数值和数值方法。我们的模型表明，电离背景确实有相当大的波动，在这一时期来源的聚类源，与PDF是一个因素的几个宽的极大似然的一半。的分布也显示出显着的不对称性，与高值的尾巴设置的小尺度上的聚类，和较短的低值的尾巴，这是设置的平均自由path. The电离背景的功率谱是更敏感的源属性比PDF和可以很好地理解分析与类似的框架晕模型（通常用于描述暗物质聚类）。然而，我们发现，Lya森林光谱是非常不敏感的UVB的细节，尽管我们的各种电离背景的PDF和功率谱显着的差异。假设一个统一的电离背景只会低估从Lya森林推断的平均电离率的值几个百分点。相反，Lya森林的分析主要是由密度场的不确定性。因此，我们的研究结果证明了一个统一的电离背景Lya森林分析，即使在这个时代的共同假设。
2009-06-17 astro-ph.CO
Large fluctuations in the hydrogen-ionizing background and mean free path following the epoch of reionization
莱曼α森林中的极大不透明槽被解释为z~6以下扩展再电离过程的标志。这样的特征是不可能重现简单的模型，假设一个统一的平均自由程电离光子的星系际电离背景。我们建立了一个自洽模型的电离背景，其中包括波动的平均自由程由于电离背景和大尺度密度场的强度变化。主要的效果是抑制电离背景在大规模的空隙，由于“自屏蔽”的光学厚吸收剂的数量增加。我们的模型的结果在50兆秒差距/小时莱曼α森林有效光学深度的分布，显着提高了与观测在z~5.6的协议。外推到z~5.4和z~5.8似乎是有希望的，但是匹配平均背景演化需要超出本模型范围的吸收体群体的演化。我们还证明了需要非常大的体积（>400 Mpc的一侧），以准确地确定罕见的大规模特征的发病率在莱曼α森林。
2015-09-23 astro-ph.CO
Semi-analytic forecasts for JWST -- V. AGN luminosity functions and helium reionization at z = 2-7
早期宇宙中形成的活动星系核（AGN）被认为是导致星系际氦再电离的硬电离光子的主要来源。然而，高红移活动星系核的数密度和光谱性质在很大程度上仍然不受约束。在这项工作中，我们利用各种各样的可用的观测校准的物理信息模型，以提供在整个再电离时代的AGN的作用的估计。我们提出了活动星系核的光度函数在各种波段之间的z = 2至7预测的成熟的圣克鲁斯半解析模型，其中包括建模的黑洞吸积和活动星系核的反馈。然后，我们结合预测的活动星系核人口的电离光子产生率，这取决于吸积超大质量黑洞的质量和吸积率的自洽估计的物理谱模型。然后，我们耦合预测的共动电离发射率与分析模型计算星系际氦和氢随后的再电离历史。这项工作表明，耦合物理动机的分析或半分析技术，以捕捉多尺度的物理过程，在广阔的尺度范围内（在这里，从活动星系核吸积盘的宇宙尺度）的潜力。我们的物理模型预测的内在电离光子预算远高于许多文献中的估计，这意味着氦再电离可以轻松地完成，即使具有相对较低的逃逸分数。我们还预测活动星系核的人口，预计将在未来的\emph{James Webb Space Telescope}调查。
2021-09-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
The contribution from stars stripped in binaries to cosmic reionization of hydrogen and helium
大质量恒星通常存在于双星系统中，有人认为双星系统的产物会增强恒星星族的电离辐射。我们需要精确预测二元产物，以了解和量化它们对宇宙再电离的贡献。我们调查的贡献剥离的恒星双星，因为（1）他们可以说，最好的理解产品的双星演化，（2）我们最近产生的第一个非LTE辐射转移计算这些剥离的恒星的大气，预测其电离光谱，和（3）他们是非常有前途的来源，因为他们提高电离辐射的恒星星族在后期。这使得恒星的反馈可以清除周围的环境，使更多的光子可以逃逸并进入星系际介质。结合我们对电离光谱的详细预测和一个简单的宇宙再电离模型，我们估计剥离的恒星贡献了百分之几十的光子，导致宇宙氢再电离，这取决于假设的逃逸分数。更重要的是，剥离的恒星强化了电离辐射。我们估计，光谱电离部分的光谱指数可以增加到-1，而对于单星，光谱电离部分的光谱指数小于-2。在高红移，剥离的恒星和大质量的单星结合主导的氦电离发射，但我们预计活动星系核驱动宇宙氦再电离。我们预计进一步的观测结果是：（1）恒星系统周围星系际气体的高电离态，如CIV和SiIV;（2）星系际介质的额外加热高达几千开尔文。量化这些保证了在完整的宇宙学模拟中包含剥离恒星和其他二元产物的精确模型。
2019-11-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
On Lyman-limit Systems and the Evolution of the Intergalactic Ionizing Background
我们研究了自屏蔽星系际吸收系统的性质及其对电离背景的影响。我们发现，宇宙学模拟后处理详细的辐射转移计算一般能够再现观测到的丰富的莱曼极限系统，我们强调可能的观测和模拟之间的差异。这个比较测试了在~100的超密度下的宇宙学模拟。此外，我们表明，在这些模拟中的莱曼极限系统的属性，在简单的半解析参数，并建议由最近的观测表明，一个小的变化，电离辐射源会导致一个更大的变化幅度的星系际HI电离背景（与此缩放加强增加红移）。这种强烈的缩放可以解释在z = 6处观察到的莱曼α森林传输的快速演变。我们的计算结果与简单模型的建议一致，即共动电离发射率是恒定的，甚至从z = 3到6增加。我们的计算还提供了一个更严格的估计比以前的研究星系际气体的聚集因子再电离后，我们估计是2 - 3在z = 6。
2011-08-30 astro-ph.CO
Probing Inhomogeneity in the Helium Ionizing UV Background
我们提出了一个分析相结合的同时测量星系际吸收的氢（H I），氦（He II）和氧（O VI）的紫外和光学类星体光谱。H I和He II莱曼α森林通过$η$（单电离氦与中性氢的柱密度之比）的组合被认为对河外紫外背景中的大尺度不均匀性敏感。我们通过测量相关的五倍电离氧（O VI）吸收，这也是敏感的UV背景测试这一论断。我们应用像素光学深度技术的OVI吸收在高和低的$η$样品过滤在各种尺度上。该过滤标度旨在表示任何相干氧过量/不足的主要标度。我们发现，在$\bar{z}\approx 2.6$下HE 2347 - 4342的$\sim$ 10 cMpc尺度上，低$η$样品中O-VI不透明度过量的$2σ$检测，与硬UV光子的大规模过量一致。然而，对于HS 1700 + 6416在$\bar{z}\approx 2.5$，我们发现测得的O-VI吸收对$η$的差异不敏感。HS 1700 + 6416也显示总体上相对不存在O VI，这与HE 2347 - 4342的$6σ$不一致。这意味着在$\gtrsim$ 200 cMpc尺度上存在UV背景不均匀性，在$\sim$ 10 cMpc尺度上存在具有内部电离结构的硬UV区域，而软UV区域不显示这种结构。此外，我们进行像素光学深度搜索氧的He II冈恩-彼得森槽的HE 2347 - 4342，并找到与后He II再电离条件一致的结果。
2019-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Evolution of the Cosmic Ionizing Background
我们研究所观察到的宇宙电离背景的约束的性质的来源负责宇宙的再电离。在早期的工作中，我们发现，在固定的莱曼连续谱光子逃逸分数的莱曼Break Galerkin（LBG）的紫外光光度函数（LF）的外推是不能够再现的红移演化的这种背景。在这里，我们采用外推的高Z LF描述的贡献的LBG的电离光子速率，考虑到平滑的重子扰动，由于背景本身（即过滤质量），以及可能急剧增加的逃逸分数在矮星系。在LBG对宇宙再电离的主要贡献的假设下，我们的结果表明，比当前观测极限更暗的源的特征应该是逃逸分数约为0.1-0.3（大于当前对亮星系的估计），以解释z>6的再电离和宇宙电离背景的测量演化。类星体对背景的贡献在z<3时是相关的。总的来说，我们的研究结果支持在静止帧紫外线中专门观测微弱星系的情况，以便更好地确定它们的物理特性。观测到的逃逸分数超出我们提出的范围承担相关后果的性质负责宇宙再电离和/或其建设过程的天体物理源。
2013-12-02 astro-ph.CO
Constraints on the Evolution of the Ionizing Background and Ionizing Photon Mean Free Path at the End of Reionization
本研究针对z>5.3处莱曼α森林不透明度超额涨落问题，采用近似贝叶斯计算方法，利用XQR-30数据联合约束再电离末期的电离光子平均自由程与光电离率，验证了短平均自由程结合电离背景涨落模型的合理性。
2023-12-13 astro-ph.CO
New Measurements of the Ionizing Ultraviolet Background over 2 < z < 5 and Implications for Hydrogen Reionization
我们提出了新的测量电离紫外背景的强度和电离光子超过2 < z < 5的全球发射率。我们的研究结果是基于一套更新的测量高红移星系际介质（IGM）的物理性质，包括气体温度和不透明度的IGM的Ly-alpha和电离光子。与以前的工作一致，我们发现氢的光电离率在2 < z < 5范围内相对平坦，尽管我们的测量值比Faucher-Giguere等人2008年的值大约高出两倍，这主要是因为我们的气体温度较低。我们得到的电离发射率也普遍高于其他最近的估计，由于较低的气体温度，较高的电离不透明度，和宇宙学辐射转移效应的会计相结合。我们发现的证据表明，发射率从z~3增加到5，达到约5电离光子每原子每千兆年在z=4.75为现实的星系光谱。我们进一步发现，星系必须主导发射率在z > 4，并可能在所有红移z > 2.4附近的1 Ryd。我们的结果表明，恒星形成星系的全球平均电离“效率”随着红移超过3.2 < z < 4.75而显著增加。这一趋势与再电离模型中经常得出的结论是一致的，即星系在再电离过程中的电离效率必须更高，以便使星系将IGM恢复到z=6。我们在z~5处的发射率值表明，在再电离的最后阶段，电离光子的丰度可能比先前指出的高出两倍。此外，电离发射率在2 < z < 5范围内的演变表明，光电离率从z~5到6的急剧下降可能表明z > 5时平均自由程的快速演变。
2013-08-29 astro-ph.CO
Helium Reionization Simulations. III. The Helium Lyman-$α$ Forest
在La Plante等人（2017）中，我们提出了一套新的流体动力学模拟，旨在准确捕获氦II再电离过程。在本文中，我们讨论的观测签名中存在的He II Ly $α$森林。我们表明，有效的光学深度的体积$τ_\mathrm{eff}$是不足以捕捉氦II的电离态，由于大的变化固有的视线。然而，氦II通量PDF可以用来确定氦II再电离的时间。一维通量功率谱的幅值也可以确定氦II的电离态。我们表明，即使目前有限的观测数量（$\sim$ 50视线），通量PDF的测量可以产生有关氦II再电离的信息。此外，使用一维功率谱的测量可以提供再电离的时间以及电离辐射源的相对偏差的明确指示。
2017-10-09 astro-ph.CO
A New Calculation of the Ionizing Background Spectrum and the Effects of HeII Reionization
电离背景决定了宇宙气体的电离平衡和热力学。因此，它是IGM和星系形成的理论和经验研究的基本组成部分。我们在这里提出了一个新的计算其光谱，满足我们最近获得的经验约束相结合的国家的最先进的光度函数和星系际不透明度测量。在我们的首选模型中，恒星形成星系和类星体都对z<3的HI电离场有很大的贡献，随着类星体变得越来越稀少，星系在更高的红移上迅速超过类星体。除了我们的基准模型，我们探讨的物理依赖性的计算背景，并澄清如何复合发射电离率的贡献。我们发现，重组并不简单地提高电离率的重新发射的电离光子的数量，因为许多这些快速红移低于电离边缘，并有一个能量分布。一个简单的分析模型，捕捉我们的数值辐射转移计算中看到的主要影响。最后，我们讨论了类星体的HeII再电离对电离背景光谱和IGM热历史的影响。在尚未被再电离的区域中，由于光电离截面的频率依赖性，预计光谱在54.4 eV以上几乎完全被抑制，而较高能量（>~0.5 keV）光子的背景渗透整个宇宙。我们提供了一个分析模型的HeII再电离过程中的热输入及其对温度密度关系的影响。
2009-07-30 astro-ph.CO
Radial HI Profiles at the Periphery of Galactic Disks: The Role of Ionizing Background Radiation
对螺旋星系中中性氢的观测显示，在离中心一定距离处，径向密度分布有一个尖锐的截止点。以22个已知HI分布的星系为例，我们讨论了这种效应是否可以完全与外部电离辐射相关联的问题，因为通常假设。我们表明，在表面密度达到$σ_{\textrm{HI}}\le 0.5 {\cal M}_\odot/{\textrm {pc}}^2$（不同类型的星系相同）之前，很难期望气体被背景辐射完全电离。对于HI轮廓急剧下降的13个星系中的两个，“陡峭化”实际上是由电离引起的。与此同时，对于其余的星系，在径向HI剖面中观察到的截止比如果它是背景辐射电离的结果更接近中心，因此，它应该是由其他因素引起的。
2012-04-25 astro-ph.CO
A New Method to Measure the Post-Reionization Ionizing Background from the Joint Distribution of Lyman-$α$ and Lyman-$β$ Forest Transmission
在再电离时代结束时，弥漫在星系际介质（IGM）中的电离背景的振幅对再电离宇宙的源的发射率提供了有价值的约束。虽然在较低的红移电离背景的测量依赖于模拟校准的映射之间的光电离率和平均传输的Ly $α$森林，在$z\gtrsim6$的IGM变得越来越不透明，和传输仅出现在狭窄的尖峰分离饱和冈恩-彼得森槽。在这种情况下，测量大的$\sim 50$ Mpc $/h$区域上的平均透射率的传统方法是不太敏感的并且是次优的。此外，Ly $β$跃迁的振子强度小五倍意味着Ly $β$森林在$z\gtrsim6$处相当透明，即使在存在前景$z\sim 5$ Ly $α$森林吸收的污染的情况下。在这项工作中，我们提出了一种新的统计方法来分析联合分布的传输尖峰在同空间$z\sim 6$ Ly $α$和Ly $β$森林。我们的方法依赖于近似贝叶斯计算（ABC），这避免了计算描述高度相关的Ly $α$和Ly $β$传输的棘手的似然函数的必要性。我们应用ABC模拟数据产生的大体积流体动力学模拟结合一个国家的最先进的模型的电离背景波动后再电离IGM，并表明，它是敏感的IGM中性氢馏分比以前的技术。作为一个概念的证明，我们应用这种方法来一个真正的$z=6.54$类星体的光谱和测量电离背景从$5.4\leq z \leq 6.4$沿这条视线与$\sim0.2$ dex统计不确定性。
2017-03-29 astro-ph.CO
The End of Helium Reionization at z~2.7 Inferred from Cosmic Variance in HST/COS HeII Lyman Alpha Absorption Spectra
本文报道了在两个z~3类星体的HST/COS光谱中探测到的强烈变化的星系际HeII吸收。从我们对这些和三个档案视线中的HeII吸收的均匀分析中，我们发现平均HeII有效光学深度从z~2.3处的τ ~1显著增加到z~3.2处的τ>5，但在2.7< z <3处的2<τ <5的大散射在~10 Mpc的尺度上。这种分散主要是由于HeII部分和HeII电离背景的波动，而不是密度变化，探测的同时代HI森林。HeII吸收的半解析模型需要HeII电离背景的强烈降低来解释在z>2.7时吸收的强烈增加，这可能表明HeII再电离在z>2.7时是不完全的。同样，最近的三维数值模拟的HeII再电离定性地同意观察到的趋势，只有当HeII再电离完成在z=2.7或甚至更低，如我们的五个视线中的两个在z<2.8的大tau>3所示。通过在2.7< z <3时将样本大小加倍，我们新发现的HeII视线首次探测了氦完全电离时第二次再电离时期的多样性。
2011-05-11 astro-ph.CO
Probing Large Scale Ionizing Background Fluctuation with Lyman $α$ Forest and Galaxy Cross-correlation at z=2.4
在大尺度上，总银河系紫外背景（UVB）的振幅受两个因素的影响。首先，由于中性星系际介质的吸收，它在比UVB光子的平均自由程大的尺度上自然衰减。第二，宇宙中存在着离散的、稀有的电离源，它们发射出UVB光子，从而增强了局部的UVB振幅。因此，对于像Lyman- $α$森林谱这样对UVB振幅敏感的宇宙学探测器来说，电离源成簇引起的涨落是影响Lyman- $α$通量传输的重要因素，并在这些大尺度下的Lyman- $α$通量功率谱上留下印记。在这项工作中，我们利用的辐射转移模型，参数化的UVB源分布的偏置$b_{\rm j}$和散粒噪声$\overline{n}_{\rm j}$。以DESI Lyman-$α$森林巡天和罗马空间望远镜发射线星系巡天为例，通过Lyman- $α$森林巡天和星系巡天的互相关估计了该模型的约束条件。我们显示了检测灵敏度的改善UVB参数从不相交的DESI+罗马调查策略的最大重叠。我们还表明，两个电离源参数的简并可以打破通过增加重叠的调查面积。我们的研究结果激励调查策略更致力于探测UVB的大规模波动。
2023-01-18 astro-ph.CO
Tracing The Start and End of Cosmic Reionization -- Exploring The Role of Ionizing Sources as drivers
本论文利用SPICE模拟和辐射转移方法，研究宇宙再电离纪元中氢和氦的电离过程，识别电离源（恒星、X射线双星、活动星系核等）的作用，并预测氦-3超精细跃迁作为新探针，以缓解JWST亮星系张力并揭示再电离历史。
2025-10-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Metagalactic Ionizing Background: A Crisis in UV Photon Production or Incorrect Galaxy Escape Fractions?
最近提出的“光子生产不足危机”（Kollmeier \etal \ 2014）引起了对超银河系紫外线背景（UVB）中电离光子强度和光谱的关注。氢光电离和复合的平衡决定了低红移星系际介质（IGM）的不透明度。我们校准氢光电离率（$Γ_{\rm H}$）通过比较{ \it哈勃太空望远镜}光谱调查的低红移列密度分布的\HI \吸收剂和观察到的（$z < 0.4$）平均\Lya \通量递减，$D_A = (0.014)(1+z)^{2.2}$，新的宇宙学模拟。分布，$f(N_{\rm HI}, z) \equiv d^2 {\cal N} / d(\log N_{\rm HI}) dz$，是一致的增加UVB，包括类星体和星系的贡献。我们推荐的拟合，$0 < z < 0.47$的$Γ_{\rm H}(z) = (4.6 \times 10^{-14}$ s $^{-1})(1+z)^{4.4}$，对应于$z = 0$处的单向LyC光子通量$Φ_0 \approx 5700$ ~cm $^{-2}$ ~s $^{-1}$。该通量与观测到的IGM金属电离比（\CIII / \CIV \和\SiIII / \SiIV）一致，并表明\Lya \吸收体对宇宙重子清单的贡献为25-30\%。在低红移UVB的主要不确定性是来自星系中的大质量恒星的贡献和LyC逃逸分数（$f_{\rm esc}$），一个高度…
2015-08-12 astro-ph.CO
Project Lyman: Quantifying 11 Gyrs of Metagalactic Ionizing Background Evolution
再电离时期的时间和持续时间对宇宙结构的出现和演化至关重要。恒星形成星系、活动星系核和类星体在整个宇宙时间内对元星系电离背景的贡献中所起的相对作用仍然不确定。深层类星体计数提供了对它们作用的深入了解，但由于我们对电离辐射逃逸到星系际介质（IGM）的过程缺乏了解，恒星形成的潜在关键贡献是高度不确定的。从恒星形成星系逃逸的电离光子的比例是模型中使用的一个基本自由参数，用于“微调”发生在13.4和12.7 Gyrs前的再电离时期的时间和持续时间（红移在12 > z > 6之间）。然而，在红移z > 3时，直接观测到在静止坐标系\ion{H}{1}电离边以下发射的莱曼连续谱（LyC）光子越来越不可能，这是由于干扰莱曼极限系统向高z稳定增加。因此，UV和U波段光学带通为直接、近距离和深入观察有利于LyC逃逸的环境类型提供了唯一的希望。通过量化过去110亿年（z < 3）LyC逃逸与局部和全局参数之间关系的演变，我们可以提供关于LyC逃逸分数的确切信息，这对于回答宇宙是如何被电离的问题至关重要。在这里，我们提供了由“特征”（L_{uv} ^*）恒星形成星系发射的电离连续通量的估计，作为回望时间和逃逸分数的函数，发现在z = 1（7.6 Gyrs前），逃逸分数为1%的L_{uv} ^* 星系的通量为10^{-19}尔格cm^{-2} s^{-1} s ^{-1}。
2012-09-14 astro-ph.CO
Effects of Small-Scale Absorption Systems on Neutral Islands during the Late Epoch of Reionization
在类星体的吸收线观测中，电离光子的小尺度吸收体被看作是莱曼极限系统，它将延长再电离过程。我们使用一组半数值模拟研究吸收系统对再电离过程的影响，特别是它们在再电离后期（EoR）对中性岛的影响。研究了三种模型，即高电离背景下的极端无SSA模型、相对高电离背景下的中等SSA模型和低电离背景下的稠密SSA模型。我们发现，虽然中性区的特征尺度在再电离的早期和中期阶段的减少，它几乎保持不变，在10个同动Mpc的后期阶段的无SSA和中等SSA模型。然而，在稠密SSA模型中，在弱电离背景的情况下，特征岛尺度表现出明显的演化，因为大岛屿分裂成许多缓慢电离的小岛屿。因此，EoR晚期中性岛的演化行为提供了一种新的方式来限制SSA的丰度。我们将讨论21厘米观测与即将到来的平方公里阵列。不同的模型可以通过21 cm成像或21 cm功率谱测量来区分。
2022-01-13 astro-ph.CO
Ionization bias and the ghost proximity effect near $z\gtrsim6$ quasars in the shadow of proximate absorption systems
在Ly $α$森林的不透明度中的大于预期的散射表明，在$z > 5.5$处，元银河系电离背景强烈波动。电离背景涨落的模型预测在大尺度上会有很强的正偏差，因此大质量$>10^{12}\,{\rm M}_\odot$暗物质晕的环境，例如$z\sim6$类星体宿主，将是限制电离光子源的理想实验室。虽然类星体本身应该压倒来自邻近星系的任何可能的电离光子贡献，但最近在$z\sim6$类星体的前景中发现了近阻尼Ly $α$吸收体（DLA），并且这些DLA阴影中的Ly $α$森林可以探测局部电离环境。使用GPC $^3$模拟的$z=6$电离背景波动，我们表明，虽然从电离偏置类星体宿主晕周围的Ly $α$森林信号应该是强的，它可能是抑制相关的星系际物质过密度。我们还发现，类星体本身仍然可以压倒集群信号通过“鬼”的邻近效应从类星体辐射引起的电离光子的平均自由程的大规模的偏差。这种鬼邻近效应是敏感的类星体发射的寿命和几何形状，潜在地解锁一个新的途径来约束这些基本的类星体属性。最后，我们提出了一个$z\sim6$类星体的观测与邻近的DLA显示出强烈的过剩在Ly $α$森林传输的鬼邻近效应的预测位置。
2019-04-23 astro-ph.CO
The accuracy of semi-numerical reionization models in comparison with radiative transfer simulations
我们已经开发了一个模块化的半数值代码，计算时间和空间依赖的电离中性氢（HI），中性（HeI）和单电离氦（HeII）在星系际介质（IGM）。该模型占重组，并提供了不同的描述用于计算电离区域中的残留HI分数的光电离率。我们比较了不同的半数值再电离方案的辐射转移（RT）模拟。我们使用RT模拟作为基准，并发现半数值方法产生类似的HII和HeII形态和功率谱的HI 21厘米信号在整个再电离。由于我们没有追踪氦II的部分电离，双电离氦（氦III）区域的范围始终较小。与以前的比较项目相比，在我们的半数值方案中的电离发射率没有调整，以再现RT模拟的红移演化，但直接来自RT模拟光谱。在识别电离区域的电离和吸收事件的数量在不同的空间平滑尺度的比率的计划，我们发现那些标记为电离的整个球体时，电离标准得到满足，导致显着加速再电离相比，RT模拟。相反，那些只标记中央细胞为电离的产生非常相似，但稍微延迟的再电离红移演化，高达20%的电离光子丢失。尽管与RT模拟的整体协议，我们的研究结果表明，半数值星系形成-再电离模型的约束电离发射率敏感参数受到光子非守恒。
2018-02-28 astro-ph.CO
Reconstructing the intergalactic UV background with QSO absorption lines
本文提出了一种通过研究金属吸收系统来约束星系际紫外背景光谱能量分布的新方法。我们研究单组分金属线系统表现出各种测量良好的物种。在所观察到的跃迁中，需要来自同一元素的至少两个电离级的比率，例如CIII/CIV和SiIII/SiIV。对于每个系统的光电离模型构建不同的电离辐射的光谱。然后，通过将模型与观测到的柱密度比进行比较，可以约束光谱能量分布。人工吸收器的广泛测试表明，电离辐射的光谱不能被明确地重建，但可以限制光谱的主要特征。此外，所得到的吸收体的物理参数，如电离参数，金属丰度，和相对丰度，可能强烈地依赖于所采用的电离光谱。即使在拟合良好的模型的情况下，电离参数的不确定性也可高达~0.5 dex，金属丰度的不确定性可高达~1.5 dex。因此，在估计星系际介质的金属丰度时，了解紫外背景的硬度是至关重要的。将该过程应用于3个观察到的单组分金属线系统的小样本，在z > 2处产生软电离辐射，在z < 2处产生稍硬的光谱。由此产生的能量分布表现出强烈的HeII Ly α再发射功能，这表明星系际HeII的再处理是重要的。与文献中的紫外背景光谱相比，Madau & Haardt（2009）的最新模型（包括由星系际He II延迟氦再电离后处理引起的α调制）非常适合所研究的系统。
2011-06-14 astro-ph.CO
On the Contribution of Active Galactic Nuclei to the High-Redshift Metagalactic Ionizing Background
受观测到大量高红移的活动星系核的启发，最近的研究提出了活动星系核对z > 4 H I电离背景有重要贡献的模型。在某些模型中，活动星系核甚至是再电离的主要来源。如果正确的话，这些模型将对星系主导高红移电离背景的标准观点进行必要的彻底修正。有人认为活动星系核主导的模型可以更好地解释最近的两个观测结果，这两个观测结果似乎与标准观点相冲突：（1）z ~ 5.5 H I Lyman-alpha森林中的大不透明度变化，以及（2）He II Lyman-alpha森林中平均不透明度的缓慢演变。大的空间波动的电离背景的亮度和稀有的活动星系核可能占前者，而在这些模型中的早期发病的He II再电离可能占后者。在这里，我们表明，AGN的排放源>~ 50%的电离背景的模型通常提供了一个更好的拟合所观察到的H I莱曼α森林不透明度的变化相比，标准的星系主导的模型。然而，我们认为，这些活动星系核占主导地位的模型是在紧张的约束星系际介质（IGM）的热历史。在标准的假设下的活动星系核的光谱，我们表明，早期发病的He II再电离加热的IGM远高于最近的温度测量。我们进一步认为，相对于模拟的He II莱曼α森林的平均不透明度的缓慢演变可能反映了当前模拟的不足之处，而不是像已经建议的那样有利于活动星系核主导的模型。
2018-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
(Re)Solving Reionization with Lyα: How Bright Lyα Emitters account for the $z\approx2-8$ Cosmic Ionizing Background
来自恒星形成星系的宇宙电离发射率长期以来一直被锚定到紫外光度函数。在这里，我们介绍了一个发射率框架的基础上LY $α$发射器（LAEs），这自然是在负责电离背景的星系的子集，由于生产和逃逸的LY $α$和LyC光子之间的密切联系。利用明亮LAEs逃逸分数的约束（$L_{\rm{Lyα}}>0.2 L^{*}$）在$z\approx2$从解决的Ly $α$配置文件获得，并认为他们的红移不变性，我们表明：（i）类星体和LAE一起在$z\approx2-6$处再现了相对平坦的发射率，这是不平凡的，因为在这些时期，恒星形成密度和类星体数量密度都有很强的演化，以及（ii）在合理的假设下，LAE在$z\approx6-9$之间产生延迟和快速的再电离。在此框架内，在$z\approx3-7$之间的UV总体平均$f_{\rm{esc}}$中的$>10\times$上升自然地由于驱动具有红移的Ly $α$发射体分数增长的相同现象而出现。一般来说，LAE占主导地位的发射率产生的电离预算与紫外光度的分布中的峰值，在最新的模拟报告。使用我们采用的参数（$f_{\rm{esc}}=50\%$，$ξ_{\rm{ion}}=10^{25.9}$ Hz erg $^{-1}$为一半的明亮LAEs），一个高度电离的少数星系与$M_{\rm UV}<-17$占整个电离预算从恒星形成的星系。这种罕见星系的LyC快速闪光…
2022-03-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Evidence for Large-Scale Fluctuations in the Metagalactic Ionizing Background Near Redshift Six
在$z \lesssim 6$观测到的星系际莱曼- $α$不透明度的散射，需要在预期的再电离结束后星系际介质（IGM）中性部分的大尺度波动。解释这种散射的后再电离模型调用电离紫外背景（UVB）或IGM温度的波动。然而，这些模型对莱曼- $α$不透明度和局部密度之间的关系做出了非常不同的预测。在这里，我们测试这些模型使用莱曼- $α$发射星系（LAEs）跟踪周围的密度场最长和最不透明的已知莱曼- $α$槽在$z < 6$。使用深Subaru Hyper Suprime-Cam窄带成像，我们发现在20 Mpc/ $h$的谷内$z \simeq 5.7$ LAE的高度显著的缺陷。结果是一致的模型，其中散射在莱曼- $α$不透明度附近的$z \sim 6$是由大规模的UVB波动驱动的，并不赞成的情况下，散射主要是由IGM温度的变化驱动。在这个时代的UVB波动提出了再电离模型的边界条件，并可能有助于阐明电离源的性质。
2018-03-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic Reionization on Computers: The Evolution of Ionizing Background and Mean Free Path
本文利用CROC模拟研究宇宙再电离末期电离背景与平均自由程的演化，发现电离背景分布偏离对数正态且存在显著涨落，平均自由程的拐折与中性岛消失时刻一致，并揭示大质量晕附近致密结构导致平均自由程系统性偏低。
2024-04-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Radiative transfer of energetic photons: X-rays and helium ionization in C2-Ray
我们提出了一个扩展的短特征射线追踪和非平衡光子电离程序C2 Ray。新版本包括氦气的效果和改进的多频加热。这项工作的动机是能够处理更硬的电离光谱，例如在宇宙再电离期间来自类星体源的光谱。在描述实施的变化之前，我们回顾了C2-Ray的基本算法成分，其中包括对全现场（OTS）近似，二次电离和多频光电离和加热的处理。我们对来自CLOUDY的平衡解进行了一系列测试，并在Iliev等人（2006）的广泛代码比较中与C2-Ray的仅含氢解进行了比较。我们表明，完整的，耦合OTS近似比简化的，非耦合的更准确。我们发现，也与氦和多频率设置，长的时间步长（高达~10%的复合时间）仍然给出准确的结果的电离分数。另一方面，温度集的精确结果对时间步长有很强的约束。然而，这些约束的细节取决于细胞的光学深度。我们使用新版本的代码，以确认在许多再电离模拟，即氦是单独电离的氢是无处不在的假设，确实是有效的源时，恒星般的光谱。
2012-01-03 astro-ph.CO
Ultraviolet background fluctuations with clustered sources
我们开发了一个计数单元格的方法，包括源聚类的紫外背景波动的分布。我们证明，如果电离源的聚类遵循层次分析，可以得到一个精确的表达式。在这种情况下，强度分布仅取决于它们的2点关联函数。我们表明，高红移模拟类星体的空标度函数与负二项式形式是一致的，然后将我们的形式主义的描述氦II电离波动结束氦再电离。模型的输入是观测到的类星体光度函数和在红移$z\sim 3$的2点相关。我们发现，（共动）衰减长度$\lesssim $ 55 Mpc的类星体集群的贡献小于30%的强度波动的方差，只要类星体的相关长度不超过15 Mpc。我们还调查的强度分布的大尺度环境的依赖性。低密度和高密度区域之间的平均HeII电离强度的差异可能是一个因素很少，如果源高度聚集。为了做出更精确的预测，需要准确描述类星体的人口统计及其与强吸收系统的相关性。
2014-09-02 astro-ph.CO
Gemini GMOS spectroscopy of HeII nebulae in M33
我们对本星系群M33的HeII 4686发射线进行了窄带巡天，以确定该星系中的HeII星云。通过光谱跟踪观测，我们确认了七个候选天体中的三个，包括两个新的HeII星云BCLMP 651，HBW 673的识别。我们还获得了所有的HII区域的相关电离星的光谱，确定了两个新的WN星。我们证明了已知的HeII星云MA 1的电离源与早期WN星MC 8（M33-WR 14）是一致的，通过对MC 8和MA 1进行恒星和星云分析。我们无法确定HBW 673和BCLMP 651的氦电离源，它们似乎不是沃尔夫-拉叶星。根据[OIII]5007/Hbeta与[NII]6584/Halpha的诊断图，除了热恒星连续体之外，还需要激发机制来解释HBW 673中的星云发射，它似乎根本没有恒星源。
2010-11-10 astro-ph.CO
Large Fluctuations in the High-Redshift Metagalactic Ionizing Background
最近的观察表明，在莱曼α森林的同时代的片段之间的不透明度的分散迅速增加z > 5。在本文中，我们评估大的散射是否可以解释在后再电离星系际介质中的电离背景的波动。我们发现，在z ~ 5.5处匹配所观察到的散射需要< 15 Mpc/h的短空间平均平均自由程，比在z ~ 5.2处的直接测量短> 3倍。我们认为，这种快速的演变，在平均自由程是很难调和与我们的测量的全球H I光电离率，保持近似恒定的区间z ~ 4.8 - 5.5。然而，我们还表明，在z > 5的平均自由程的测量可能偏向于更高的值的类星体邻近效应。这种偏差可以调和平均自由程的短值，这些短值是解释不透明度中的大分散所需的。我们讨论了这种情况下的宇宙再电离的影响。最后，我们调查是否其他统计应用到z > 5莱曼α森林可以揭示散射的起源。与具有均匀电离背景的模型相比，成功解释散射的模型导致在尺度k < 0.1 h/Mpc的视线通量功率谱中的功率增强。我们发现这种增强在高红移莱曼α森林的观测初步证据。
2018-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of ionizing background fluctuations on the spatial correlations of high redshift Ly$α$-emitting galaxies
我们研究了变星系光电离紫外背景（UVBG）的涨落对Ly $α$发射星系团簇的可能影响，并通过调制系统周围气体的电离能级来研究。在红移$z > 5$处，即使假设星系际介质的再电离已经完成，涨落也足够大，以至于它们可以不可忽略地增强，甚至可能主导角关联函数，其尺度高达几百弧秒。虽然在$z \sim 5.7$的观测比较是统计上一致的，没有影响的UVBG波动，允许波动开放的范围内可接受的模型，包括那些相对较低的偏置因子的Ly $α$发射星系。在这种情况下，在近似的红移范围$3 < z < 7$的Ly $α$发射体的偏置因子的演变对应于一个几乎恒定的晕质量的Ly $α$发射星系的$\sim 10^{10.5}\,M_\odot$。
2022-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The case against large intensity fluctuations in the z ~ 2.5 HeII Lyman-alpha forest
先前对2.2 < z< 2.7 HeII莱曼α森林的研究测量到的电离背景波动比理论上预期的要大得多。我们重新分析了最近的哈勃太空望远镜数据，从两个已经被用来进行这些测量，HE 2347 -4342和HS 1700 +6416，并发现绝大多数的吸收实际上是一致的一个单一的HeII光电离率。我们表明，数据约束的RMS分数波动水平平滑在1兆秒差距为< 2，并讨论为什么其他研究发现更大的波动。我们的测量是一致的模型，其中类星体占主导地位的z=2.5 metagalactic氦电离背景（但它可以容纳不太引人注目的模型），它表明类星体（而不是恒星）是主要的贡献者的HI电离背景。我们检测到一个HeII横向邻近效应，这是从一个已知的类星体的红移略有偏移。它的轮廓和偏移量可能表明，类星体在1000万年前就开始了。
2014-02-27 astro-ph.CO
Softening of the Metagalactic Ionizing Background from Internal He II Absorption in Quasars
类星体和活动星系核（AGN）是红移z < 3的元星系电离背景的重要贡献者。最新的活动星系核HST/COS合成谱发现，与以往的研究相比，在Lyman连续谱中的通量分布更硬，F_nu ~ nu^{-alpha_s}（alpha_s = 1.41+/-0.15）。这个指数似乎是不一致的，观察到的He II / H I吸收率（eta）在Lya森林。我们利用电离背景的解析源函数模型研究了活动星系核在He II（4 ryd）连续体中的内部吸收效应，其中发射率（j_nu）来自于类星体，由Lya森林的不透明度（kappa_nu）和活动星系核逃逸分数f_esc（HI）和f_esc（He II）分别在1~ryd和4~ryd处进行再处理.我们还研究了H I和He II在再处理背景下的光电加热，其光谱指数（alpha_b > alpha_s）取决于alpha_s、H I柱密度斜率β和R = f_esc（HI）/ f_esc（He II）。我们比较了该模型与类星体HE~2347-4342的He II和H I的Lya吸收线。当f_esc（HeII）= 0.6-0.8但f_esc（HI）= 1时，活动星系核的内部吸收将使折射率增加Δ-α_b = 0.3-1.0，对应于β = 1.5-1.6时的η = 60-200，与HST/COS在z = 2.5-2.9的观测结果一致。观察到的比值范围eta < 200，限制了…
2020-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Refined Estimate of the Ionizing Emissivity from Galaxies at z~3: Spectroscopic Follow-up in the SSA22a Field
我们研究了恒星形成星系对z~3电离背景的贡献，建立在以前的工作基础上的窄带（NB 3640）成像在SSA 22 a领域。我们使用新的Keck/LRIS光谱的莱曼break星系（LBG）和窄带选择的Lya发射体（LAEs）测量红移的16个LBG和87 LAEs在z>3.055，这样我们的NB 3640成像探测莱曼连续（LyC）区域。当我们包括现有的一组光谱确认的LBG时，我们的z>3.055的总样本由41个LBG和91个LAE组成，其中9个LBG和20个LAE在我们的NB 3640图像中被检测到。结合我们的成像和光谱数据集，我们严格调查NB 3640发射检测到的LBG和LAEs的起源。我们从我们的样本中删除3 LBG和3 LAE与光谱证据的污染，其NB 3640通量的前景星系，和统计模型的影响，额外的，身份不明的前景污染物。对于我们的LBG样品，所得到的污染和LyC检测率分别为62 +/-13%和8 +/-3%，对于我们的LAE样品，分别为47 +/-10%和12 +/-2%。相应的非电离紫外线与LyC通量密度之比，经星系际介质（IGM）衰减校正后，LBG为18.0 + 34.8/-7.4，LAE为3.7 + 2.5/-1.1。我们使用这些比率来估计恒星形成星系的电离背景和IGM中的氢光电离率的总贡献，发现值大于，但与Lya森林中测量的值一致。最后，测得的UV与LyC通量密度比表明，…
2013-01-02 astro-ph.CO
On the accuracy of common moment-based radiative transfer methods for simulating reionization
在再电离的宇宙学模拟中，通常通过求解强度场的双极和偶极，并通过计算四极矩来封闭方程组来处理辐射转移。我们调查的准确性最常见的封闭方法，即爱丁顿张量的选择。我们认为，这些算法是最有可能出错后，再电离和准分析的测试问题，模仿这些情况：大规模后再电离背景波动和辐射转移在一个主要的电离介质与离散吸收剂。我们表明，OTVET和M1过自屏蔽吸收固定的背景光电离率时，导致30-40%的高发射率，以平衡增加的复合。这种过电离导致在模拟运行与这些算法有一个因子的平均元银河光电离率相对于真相给定的电离发射率低~2。此外，这些算法不太可能在低于光子平均路径的尺度上再现电离背景波动：当模拟盒小于平均自由路径的两倍时，OTVET倾向于高估那里的波动，否则低估，而M1则大大低估了这些波动。因此，这些数值方法很可能不够准确，以解释再电离后观察到的Ly $α$森林不透明度波动。我们发现，需要遵循大量的角方向，以捕捉后再电离电离背景波动准确地与射线跟踪代码。最后，我们认为，在许多模拟信号，电离光子的平均自由程是几倍大，在这样的模拟比观测测量值的减少的光速的值上的后再电离背景的强烈依赖性。
2020-12-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Reconstructing patchy helium reionization using the cosmic microwave background and large-scale structure
本研究提出利用宇宙微波背景与大尺度结构巡天的联合信息矩阵分析，重建斑驳氦再电离导致的光深涨落，并指出近未来巡天能高显著性测量其红移与持续时间，同时强调氦再电离建模不确定性会影响氢再电离参数的测量精度。
2025-08-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Role of ionizing background and galactic feedback on the redshift space clustering of OVI absorbers in hydrodynamical simulations
本研究利用Sherwood模拟，探究电离紫外背景与不同星系反馈对低红移OVI吸收体红移空间成团性的尺度依赖影响，提出可结合中等尺度成团信号与柱密度分布约束模拟反馈效应。
2023-11-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Determining the primordial helium abundance and UV background using fluorescent emission in star-free dark matter haloes
原始氦质量分数的观测测量，$Y_{\rm P}$，是宇宙学和基本粒子物理学的兴趣。从H II地区获得的当前测量值与标准模型预测的精度一致，约为1%，尽管这些确定可能受到系统不确定性的影响。这种可能性只能通过以新的方式独立测量氦丰度来测试。在这里，我们提出了一种新的方法来获得测量$Y_{\rm P}$使用氢和氦的复合线发射从HICs：原始的，富含气体，但无星的低质量暗物质晕，其存在的流体动力学模拟预测。虽然预计是不常见的，本质上是微弱的发射，这些对象的原始组成和简单的物理性质，使他们成为一个理想的实验室，以确定$Y_{\rm P}$。我们提出了辐射转移模拟证明这种方法的有效性，发现比较的排放H和He线，无论是通过其体积发射率，或综合性能，如表面亮度和总通量，可以用来推断$Y_{\rm P}$。此外，我们表明，可用于提供一个全新的约束紫外背景的光谱斜率，并讨论了测量此斜率和原始氦丰度同时的可能性。
2019-12-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Simulating the epoch of Helium Reionization in photon-conserving semi-numerical code SCRIPT
该研究利用改进的SCRIPT半数值代码，模拟了类星体驱动的氦再电离过程，并耦合了光加热效应，通过三个自由参数在230 Mpc盒子中重现了观测到的温度密度关系，为未来参数估计奠定了基础。
2024-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
The space density of ultra-luminous QSOs at the end of reionization epoch by the QUBRICS Survey and the AGN contribution to the hydrogen ionizing background
在QUBRICS巡天的框架下，我们重新评估了z~5超亮类星体空间密度的估计值。在12，400平方米的区域内，获得了14个光谱证实的类星体的约90%的完整样品，它们的M_（1450）<-28.3，4.5 <z<5.0。度，这要归功于多波长选择和GAIA天体测量。z~5类星体在-29.3 <$M ~（1450）<-28.3范围内的空间密度比以前的测量值高出3倍。结果表明，在z~5处，类星体光度函数的亮端斜率较陡;在3<z<5.5处，超亮类星体（M1450~-28.5）的空间密度发生了轻微的红移演化，这与活动星系核（AGN）在M1450~-23处的红移演化一致。这些发现与活动星系核在z>3时的纯密度演化是一致的。采用我们的z~4类星体光度函数，并在红移中应用一个温和的密度演化，在z=4.75处，假设逃逸分数为~70%，活动星系核光度函数的暗端斜率较陡，得到光电离率为γ HI =0.46+0.17- 0.09 × 10 ^-12 s^-1。由此得到的光电离率约为再电离末期电离本底的50-100%，表明活动星系核在宇宙学再电离过程中起着重要作用。
2021-10-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Development of Hydrogen and Helium Proximity Zones around Quasars
越来越多的证据表明，类星体光谱中z ~ 3 - 4处的He Ⅱ邻近剖面是类星体年龄的敏感探针。但是它们的H I对应物的发展很难追踪，并且仍然受到很差的限制。我们比较了15个He II类星体的紫外光谱与它们的高分辨率光学对应物，并发现He II和H I邻近区的大小之间存在显着的相关性。发光类星体HE 2347 -4342在He II和H I中都显示出零邻近区，这表明它非常年轻（年龄< 0.2百万年）。其他三个类星体也显示出He II和H I的小邻近区。没有证据表明H I电离区比He II电离区膨胀得快得多。结果表明，类星体电离锋的扩展可能明显慢于光速，并提高了区分年轻和年老类星体的可能性，从它们的H I邻近区的大小。
2019-08-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Double-Peaked Ly$α$ Emission during Reionization Requires Nearby Voids and a Favorable Local Ionizing Background
Institute for Basic Science（韩国基础科学研究院）；Center for Computational Sciences（计算科学中心）；The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）；Chungbuk National University（忠北国立大学）；Observatoire Astronomique de Strasbourg, Université de Strasbourg, CNRS UMR 7550（斯特拉斯堡天文台，斯特拉斯堡大学，法国国家科学研究中心）；Institut d’Astrophysique de Paris, UMR 7095, CNRS, UPMC Univ. Paris VI（巴黎天体物理学研究所，法国国家科学研究中心，巴黎第六大学）；The University of Nottingham（诺丁汉大学）；University of Texas, Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Sussex（萨塞克斯大学）
研究揭示再电离时期高红移星系中双峰Lyα发射需局部电离背景和附近空洞，通过模拟发现空洞使Lyα光子能穿透，概率随背景强度变化，为研究电离背景提供敏感探针。
2026-08-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lorentz invariance violation in the neutrino sector: a joint analysis from big bang nucleosynthesis and the cosmic microwave background
本文通过对大爆炸核合成和宇宙微波背景的联合分析，研究了中微子区洛伦兹不变性破坏的约束条件。在大爆炸核合成时期的洛伦兹不变性破坏的影响改变了预测的氦-4丰度，这影响了在重组时期的宇宙微波背景的功率谱。结合原始氦-4丰度的最新测量，普朗克2015年的宇宙微波背景各向异性数据对变形参数给出了强约束，因为增加原始氦测量打破了变形参数和物理暗物质密度之间的简并性。
2017-06-14 astro-ph.CO hep-ph
A Cosmic UV/X-ray Background Model Update
我们提出了一个更新的宇宙电离背景模型，从紫外线到X射线。相对于我们之前的模型（Faucher-Giguere et al. 2009），新模型提供了一个更好的匹配大量的最新的经验约束，包括：1）新的星系和活动星系核光度函数; 2）恒星光谱，包括双星; 3）模糊和清晰的活动星系核; 4）非电离紫外背景的测量;（5）测量了z~0-6的星系际HI和HeII光电离率，（6）测量了局部X射线背景，（7）改进了星系际不透明度的测量。在这个模型中，活动星系核在z<~3处占据HI电离背景，恒星形成星系在高红移处占据HI电离背景。结合z~2以上活动星系核光度函数的急剧下降，从高红移的HI Lya森林推断出HI电离率的缓慢演化需要恒星形成星系的逃逸分数随红移而增加（当包括活动星系核的贡献时，约1%的群体平均逃逸分数足以使z=3的星系际介质逃逸）。我们提供了有效的光电离和光加热率校准，以匹配普朗克2018再电离光学深度和最近的限制，从HeII Lya森林在流体动力学模拟。
2020-01-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Discovery of an Ionizing Radiation Field in the Universe
我们提请注意的观测证据表明，一个众所周知的宇宙天体弥漫紫外线背景辐射场的相当大的一部分，实际上是由于不尘埃散射星光，而是-考虑到其光谱特性在天空中的大多数位置-有一个未知的物理起源。我们得出这个结论是通过重新检查漫射紫外线背景的光谱，这些光谱是很久以前用两艘旅行者号宇宙飞船上的紫外线光谱仪获得的，它们位于我们太阳系的很远的地方，而且位置非常不同。对于这部分新发现的辐射，既没有合理的，也没有不合理的传统天体物理学来源，我们推测，我们观察到的光子起源于组成无处不在的暗物质的粒子的非常缓慢的衰变，我们知道暗物质包裹着我们的银河系。不管这是否真的是辐射源，这个新的辐射场延伸到912光年以下，所以我们终于找到了重新电离宇宙的辐射。
2018-05-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Evolution of the HeII-Ionizing Background at Redshifts 2.3<z<3.8 Inferred from a Statistical Sample of 24 HST/COS HeII Ly$α$ Absorption Spectra
利用哈勃太空望远镜（HST）的宇宙起源光谱仪（COS）观测了16个HeII透明类星体在2.54<z<3.86处的HeII Ly $α$吸收有效光学厚度（$τ_{\rm eff}$），测量了其大尺度（~40 Mpc）有效光学厚度，以表征星系际介质（IGM）中氦的电离状态.我们提供了在z>3.5时6条信噪比>3的HeII视线中测量的$τ_{\rm eff}$的第一个统计样本，并研究了24条HeII视线中$τ_{\rm eff}$的红移演化和视线间方差。我们证实了中值$τ_{\rm eff}$从z=2.7时的~2增加到z>3时的>5，并且$τ_{\rm eff}$的散射随着红移而增加。z>3.5的氦II吸收主要是饱和的，但孤立的窄（$Δv<650$ km/s）传输尖峰表明再电离氦的补丁。我们将我们的测量结果与一系列UV背景模型的预测进行比较，这些UV背景模型应用于大体积（146 Mpc）$^3$流体动力学模拟的输出，通过对我们样本的质量和大小进行前瞻性建模。在z>2.74时，$τ_{\rm eff}$的方差显著超过了空间均匀紫外背景的预期，但与类星体数密度和再电离后IGM中平均自由程变化引起的波动辐射场一致。我们开发了一种方法，从中位数$τ_{\rm eff}$推断波动紫外背景的HeII光电离率中位数$Γ_{\rm HeII}$，发现在z~2.6和z~3.1之间，$Γ_{\rm HeII…
2019-04-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial Helium And the Cosmic Background Radiation
原始核合成的产物和宇宙微波背景（CMB）光子是宇宙早期演化的遗迹，它们的观测探索了宇宙学的标准模型，并为宇宙学和粒子物理学的标准模型之外的新物理学提供了窗口。在标准的热大爆炸宇宙学中，早在任何恒星形成之前，宇宙中重子质量的很大一部分（~25%）就应该是氦-4核的形式。由于目前的4 He观测仅限于恒星核合成发生的低红移区域，因此对高红移的星前4 He的观测将构成对热大爆炸宇宙学的基本测试。在复合时，在大爆炸核合成（BBN）结束很久之后，CMB上的温度各向异性谱取决于4 He丰度，通过其与电子密度的联系以及电子密度对Silk阻尼的影响。由于4 He的残余丰度对重子的普遍密度相对不敏感，但对非标准的早期宇宙膨胀率敏感，因此4 He的原始质量分数Yp提供了对BBN和CMB的标准模型的一致性的测试，并提供了对非标准物理的约束。在这里，WMAP七年的数据（补充其他CMB实验），这导致在高红移Yp的间接测定，进行比较的BBN预测和独立的，直接的观测4 He在低红移，河外HII地区。目前，由于CMB测定的原始4 He丰度（以及从H II区观测推断的氦丰度）存在很大的不确定性，BBN预测和CMB观测之间的任何差异都很小，在< 1.5 sigma的水平。
2010-04-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
