Keck Spectroscopy of Faint 3<z<7 Lyman Break Galaxies: - I. New constraints on cosmic reionisation from the luminosity and redshift-dependent fraction of Lyman-alpha emission
我们提出了一个新的Keck光谱调查的结果，在红移范围3<z<7的紫外微弱的LBG。结合早期的Keck和已发表的ESO VLT数据，我们的样本包含600多个辍学者，为可能主导宇宙再电离过程的典型亚L * 源的性质提供了新的见解。在这里，我们使用这个样本来计算连续选择的退出中强Lya发射体的分数。通过量化“Lya分数”如何随红移而变化，我们试图限制与再电离相关的Lya传输的变化。为了区分再电离的影响与其他影响Lya分数的因素（例如尘埃，ISM运动学），我们研究了当IGM被电离时，Lya分数在3<z<6上的光度和红移依赖性。这些结果表明，低光度星系比高光度星系更频繁地出现强Lya辐射，并且在固定光度下，强Lya辐射的普遍性随着红移的增加而适度增加。基于我们的数据集中的蓝色紫外线斜率和强Lya发射星系之间的相关性，我们认为，Lya分数的趋势是由红移和亮度依赖的变化，在尘埃遮蔽，与可能的额外贡献的趋势中的运动学和覆盖部分的中性氢。基于候选z~7透镜LBG的有限IR光谱，我们发现在z~7处Lya分数的尝试性减少，如果通过未来的调查证实，则该结果将表明中性分数在该时期增加。考虑到哈勃WFC 3/IR巡天提供的z和Y滴，我们表明很快就有可能使用光学和近红外光谱仪显着提高对Lya分数的估计，从而将本文中进行的研究扩展到7<z<8。
2010-03-26 astro-ph.CO
Dark-Ages Reionisation & Galaxy Formation Simulation XVI: The Thermal Memory of Reionisation
星系际介质温度是再电离时代的一个强有力的探测器，因为信息在再电离之后很长一段时间都保留着。然而，平均温度是高度退化的再电离的时间，在时代期间注入的热量，并与随后的冷却速率。我们后处理一套半解析星系形成模型来说明如何不同的星系际介质的热统计可以用来约束再电离。在气体被加热后的一段时间内，温度与再电离的红移高度相关。然而，随着气体冷却，再电离的热记忆丧失，并且形成幂律温度-密度关系，$T = T_0(1+δ)^{1-γ}$与$γ\approx 1.5$。约束我们的模型对观测的电子光学深度和温度在平均密度，我们发现，再电离可能完成在$z_{\rm{reion}} = 6.8 ^{+ 0.5} _{-0.8}$与软谱斜率$α= 2.8 ^{+ 1.2} _{-1.0}$。通过将光谱斜率限制在由群体II合成模型激发的$[0.5,2.5]$范围内，再电离时间进一步限制在$z_{\rm{reion}} = 6.9 ^{+ 0.4} _{-0.5}$。我们发现，在未来，再电离时间和背景光谱之间的简并可以打破使用温度和综合热历史的分散。
2019-08-23 astro-ph.CO
A first direct measurement of the intergalactic medium temperature around a quasar at z=6
星系际介质（IGM）的热状态提供了HI和HeII再电离时期的间接探测。目前对Lya森林IGM温度的限制仅限于红移范围2<z<4.5，限制了探测HI再电离热记忆的能力。本文通过分析SDSS J 0818 +1722近区Lya吸收线的多普勒宽度，首次直接测量了z=6类星体周围的IGM温度。我们使用一个高分辨率（R= 40000）凯克/HIRES光谱结合详细的数值模拟，以获得温度在平均密度，T_0=23600 \pm^5 000_6900 K（\pm^9 200_9300 K）在68（95）%的置信度假设先验概率13500 K <T_0<38500 K以下HI和HeII再电离。这使我们能够将HI再电离的红移z_H的上限设置在SDSS J 0818 +1722的33 Mpc内。如果类星体使其附近的HeII再电离，那么在瞬时再电离的极限下，我们推断z_H<9.0（11.0），置信度为68%（95%），假设光加热是主要热源，HI再电离是由具有软光谱的电离源驱动的，这是典型的星族II星。如果SDSS J 0818 +1722周围IGM中的HI和HeII被一群大质量无金属恒星同时再电离，其特征是非常硬的电离光谱，我们得到一个更严格的上限z_H<8.4（9.4）。在更高的红移下开始再电离产生的温度相对于我们的约束太低，除非HI电离源或类星体本身的光谱比通常假设的要硬得多。
2010-03-25 astro-ph.CO
Inferring the IGM thermal history during reionisation with the Lyman-$α$ forest power spectrum at redshift $z \simeq 5$
我们使用宇宙学流体动力学模拟，以评估约束银河系际介质的热历史的可行性，在再电离与Ly $α$森林在$z\simeq5$。综合热历史有一个可测量的影响，可以从多普勒展宽在这个红移的传输通量功率谱。我们使用每个质子的累积能量$u_0$来参数化这一点，$u_0$以平均背景密度沉积到气体包裹中，这一数量与模拟中的气体密度功率谱紧密相关。我们构建了视线Ly $α$森林功率谱的模拟观测，并使用马尔可夫链蒙特卡罗方法恢复$u_{0}$在红移$5 \leq z \leq 12$。$\sim 20$ %的统计不确定性预计（在68%的置信度）在$z\simeq 5$使用高分辨率光谱与总红移路径长度的$Δz=4$和一个典型的信号-噪声比$\rm S/N=15$每像素。对预期系统不确定性的估计是可比的，这样现有的数据应使测量$u_0$在$\sim 30$ %。这转化为区分在$z\simeq 5$具有类似瞬时温度的再电离情景，但每个质子的能量沉积在红移间隔$5\leq z \leq 12$上不同的$2$ - $3\, \rm eV$。对于再电离后的初始温度$T\sim 10^{4}\rm\,K$，这对应于我们模型中早期（$z_{\rm re}=12$）和晚期（$z_{\rm re}=7$）再电离之间的差异。
2016-08-23 astro-ph.CO
Improved measurements of the intergalactic medium temperature around quasars: possible evidence for the initial stages of He-II reionisation at z~6
我们目前的测量星系际介质（IGM）的温度在~5适当兆秒差距的7个发光类星体在z~6。约束条件是从类星体近区莱曼α吸收线的多普勒宽度获得的，并建立在我们以前对z=6.02类星体SDSS J 0818 +1722的测量基础上。扩大后的数据集，加上对系统不确定性的改进处理，在平均密度为log（T_0/K）= 4.21 \pm 0.03（\pm^0 .06_0.07），置信度为68%（95%）的情况下，对于3.2 < log（T_0/K）< 4.8的平坦先验分布，得出平均温度。相比之下，在z~5处从一般IGM测量的温度要低约0.3 dex，这意味着这些类星体周围有一个额外的热源，这在一般IGM中还不存在。这种加热最有可能是由于最近在这些类星体附近的He-II再电离，这些类星体具有坚硬的非热电离光谱。因此，升高的温度可能代表了在高红移宇宙中最有偏差的区域中He-II再电离的最早阶段的证据。温度作为距离类星体距离的函数是一致的，log（T_0/K）~4.2，没有视线热邻近效应的证据。然而，类星体近带的有限范围阻止了大于~5 Mpc的He-III区域的检测。假设类星体已使其附近的He-II再电离，我们推断数据与持续时间超过10^6.5年的平均光学亮相一致。这些测量代表了迄今为止最高的红移IGM温度约束，从而为对抗H-I再电离模型提供了有价值的数据集。
2011-10-03 astro-ph.CO
The effect of inhomogeneous reionisation on the Lyman-$α$ forest power spectrum at redshift $z>4$: implications for thermal parameter recovery
我们使用的混合流体动力学和辐射传输模拟的Sherwood-Relics套件的\Lya森林传输通量在红移$4.2\leq z \leq 5$的一维功率谱的非均匀再电离的效果进行建模。相对于模型，假设一个均匀的紫外线背景，再电离抑制功率谱在小尺度，$k \sim 0.1\rm\,km^{-1}\,s$的$\sim 10$ %，因为空间变化的热增宽内核和发散特有的速度场与超压星系际气体。在更大的尺度上，$k<0.03\rm\,km^{-1}\,s$，功率谱反而由$10$ - $50$ %增强，由中性氢部分的大尺度空间变化。因此，在分析即将到来的高精度测量时，必须考虑不均匀再电离的影响。我们提供了一个校正的LY $α$森林功率谱在$4.1\leq z \leq 5.4$，可以很容易地应用在其他参数的推断框架内，使用类似的再电离模型。我们进行模拟数据的贝叶斯分析，以评估系统的偏差，可能会出现在银河系际介质的测量，如果忽略这个校正的程度。在尺度探测当前的高分辨率LY $α$森林数据在$z>4$，$0.006 \rm \,km^{-1}\,s\leq k \leq 0.2 \rm\, km^{-1}\,s$，我们发现不均匀再电离不引入任何显着的偏差在热参数恢复为当前的测量不确定性的$\sim 10$ %。然而，$5$ %的不确定性，$\sim 1σ$之间的变化估计和真实的参数发生。
2022-01-05 astro-ph.CO
Probing patchy reionisation with JWST: IGM opacity constraints from the Lyman-$α$ forest of galaxies in legacy extragalactic fields
本研究利用JWST NIRSpec光谱首次表征高红移星系冈恩-彼得森槽，得出再电离末期基于星系的IGM不透明度约束，验证了其与类星体观测的一致性，并关联星系过密区与低IGM不透明度，为识别再电离源提供新方法。
2025-08-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of intergalactic helium on hydrogen reionisation: implications for the sources of ionising photons at z > 6
利用流体动力学模拟结合宇宙学辐射转移程序CRASH研究了氦对氢再电离的影响。模拟运行在一个35.12/h的共动Mpc箱使用各种假设的振幅和幂律极端紫外（EUV）光谱指数，α，电离发射率。我们使用的电离源，确保所有的模型是一致的汤姆逊散射的光学深度和氢的光电离率在z=6的约束的经验激励的处方。由于少量的电离光子使中性氦而不是氢重新电离，氦的加入稍微延迟了再电离。然而，氦对IGM的热状态具有显著影响。具有α =3的模型在z=6处的平均密度下产生IGM温度，与没有氦光加热的模型相比，IGM温度高约20%。更硬的EUV指数产生甚至更大的IGM温度提升。与最近观测到的z=5 - 6的IGM温度估计值相比，氢再电离主要是由具有软EUV指数α <3的pop-II恒星源驱动的。我们还发现，微弱的，尚未检测到的星系，其特征是光度函数与陡峭的暗端斜率和增加莱曼连续逃逸分数（fesc=0.5），需要重现电离发射率在我们的模拟中使用的z>6。最后，我们注意到，最近的观测约束表明IGM在体积z=7时> 10%是中性的，而对z=6时电离发射率的估计表明在哈勃时间内每个氢原子只发射1到3个电离光子。该张力可以通过在z=7处的较低中性分数或在z=6处仍保持几个体积%中性的IGM来减轻。
2012-03-12 astro-ph.CO
On the general nature of 21cm-Lyman-$α$ emitters cross-correlations during reionisation
本文推导21厘米-LAE交叉相关解析表达式并结合Astraeus和21cmFAST模拟，揭示再电离历史、拓扑和模拟体积对交叉相关函数的影响，为未来SKA与LAE观测提供检验和拟合工具。
2023-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hydrogen reionisation ends by $z=5.3$: Lyman-$α$ optical depth measured by the XQR-30 sample
在$z\sim 5.5$的Ly-$α$森林中存在过量散射，以及存在零星的延伸不透明的冈恩-彼得森槽，已经开始为氢再电离的后期结束提供强有力的证据。然而，低数据质量和系统的不确定性使Ly-$α$传输作为再电离结束阶段的精确探测器的使用变得复杂。在本文中，我们组装了一个样本的67个类星体的视线在$z>5.5$与高信噪比的$>10$每$\leq 15$公里的$^{-1}$光谱像素，在很大程度上依赖于新的XQR-30类星体样本。XQR-30是VLT/X-Shooter上的一个大型程序，它在$z>5.7$上获得了30个类星体的深度（每像素SNR $>20$）光谱。我们仔细考虑了系统的连续重建，仪器，和污染阻尼Ly-$α$系统。我们提出了改进的测量的平均Ly-$α$传输超过$4.9<z<6.1$。使用所有已知的系统学在一个正向建模分析，我们发现观察到的Ly- $α$传输分布之间的良好协议和紫外线模拟舍伍德和尼克斯高达$z\leq5.2$（$<1 σ$），和温和的张力（$\sim 2.5 σ$）在$z=5.3$。通过在高置信度（$>3.5 σ$）下在$z\geq5.4$处的过量Ly-$α$透射散射排除均匀UVB模型。我们的研究结果表明，再电离相关的波动，无论是在UVB，剩余中性氢部分，和/或IGM温度，坚持在星系际介质，直到至少$z=5.3$（$t=1.1$陀螺大爆炸后）。这进一步证明了再电离的…
2022-04-11 astro-ph.CO
Gas Clumping in Self-Consistent Reionisation Models
我们使用一套宇宙学流体动力学模拟，包括自洽处理不均匀的再电离研究星系外流和光电离加热的星系际介质（IGM）的体积平均复合率的影响。通过结合一个不断发展的电离逃逸分数和莱曼极限系统内的自屏蔽处理，我们已经运行了第一次模拟的“光子饥饿”再电离的情况下，同时再现观测的丰富的星系，光学深度的宇宙微波背景光子τ的电子散射，和有效的光学深度莱曼α吸收z=5。我们证实，电离背景通过平滑适度过密（Δ=1- 100）区域使聚集因子C降低50%以上。与此同时，资金外流只会温和地增加聚集。电离气体的聚团因子比整个重子的聚团因子低得多，因为最高密度的气体是自屏蔽的。如果再电离将气体加热到10，000 K以上，则光电离加热进一步抑制再结合。考虑到我们最真实的模拟中的两种效应，C<1 at z>在z=6时从10上升到3.3。我们表明，将温度和电离校正成团因子的分析再电离模型重现数值模拟的τ在10%以内。最后，我们探讨有多少电离光子被吸收的过程中加热灯丝考虑的总光子成本的再电离的分析模型，假设IGM是在不同的红移加热。对于9- 10的再电离红移，冷灯丝使再电离光子预算增加~1个光子/氢原子。
2012-09-12 astro-ph.CO
Intergalactic heating by Lyman-alpha photons including hyperfine structure corrections
来自宇宙第一辐射源的莱曼α光子在宇宙黎明和再电离时代的21厘米射电探测中起着关键作用。评论的超精细结构的氢的加热或冷却的星系际介质的速度的影响。结果表明，宇宙微波背景对中性氢的加热是可以忽略的，在红移z处的特征加热时间为1 e ~（27）s/（1+z）。
2021-05-30 astro-ph.CO
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
Calibrating cosmological radiative transfer simulations with Lyman alpha forest data: Evidence for large spatial UV background fluctuations at z ~ 5.6 - 5.8 due to rare bright sources
在这里，我们校准宇宙学辐射转移模拟与ATON/RAMSES的莱曼α不透明度从类星体吸收光谱的测量范围。我们发现莱曼α不透明度是非常敏感的氢再电离的确切时间。模型再现的平均光电离率和平均平均自由程达到重叠的测量演变在z~7和预测的莱曼α不透明度在z> 6的快速演变与莱曼α发射体在此红移范围内的光度函数一致的加速演变。类似于"光学薄"模拟，我们的全辐射转移模拟失败，但是，在z> 5时再现莱曼α不透明度PDF的高不透明度尾部。我们认为，这是由于空间紫外线的波动后重叠阶段的再电离的规模远远大于我们的源模型，其中电离发射率是占主导地位的大量的子L * 星系预测。我们进一步认为，这表明一个显着的贡献电离紫外背景的稀有明亮的高红移源。
2018-05-22 astro-ph.CO
Constraining the temperature-density relation of the intergalactic medium with the Lyman-$α$ and $β$ forests
星系际介质再电离后的热状态的特征在于温度和密度之间的幂律关系，其斜率由参数$γ$确定。我们描述了一种新的方法来测量$γ$在莱曼- $α$和$β$森林中使用的通量曲率的比率。在给定的红移下，这个曲率比包含了由莱曼- $α$和$β$吸收追踪的不同气体密度的信息。它是相对简单和快速计算，并出现对几个观测不确定性的鲁棒性。我们将这种技术应用到一个样本的27个高分辨率的类星体光谱从甚大望远镜。虽然有前途的统计误差$γ$似乎是可以实现的这些光谱，以达到其全部潜力，在前景莱曼- $α$森林的气体的热状态的曲率比的依赖性将需要进一步的，详细的正演模拟。
2015-11-07 astro-ph.CO
The heating rate of the Intergalactic Medium by Lyman-$α$ photon scattering
Institute for Astronomy, University of Edinburgh（爱丁堡大学天文研究所）；Royal Observatory of Edinburgh（爱丁堡皇家天文台）
研究星系际介质中中性氢温度与21厘米宇宙黎明射电吸收特征强度的关系，用数值解精确辐射传输方程计算高红移点源的莱曼-α光子加热效率，发现其比常用扩散近似计算的率小几倍。
2026-07-07 astro-ph.CO
The connection between high-redshift galaxies and Lyman $α$ transmission in the Sherwood-Relics simulations of patchy reionisation
通过Sherwood-Relics模拟证实高红移星系与莱曼α透射的关联，发现其交叉相关形状受晕质量和中性氢分数影响，红移失配问题或可通过调整C IV宿主晕质量解决，约束红移演化能揭示再电离时间。
2025-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Thermal constraints on the reionisation of hydrogen by population-II stellar sources
星系际介质（IGM）温度的测量提供了一个潜在的强大的约束的再电离的历史，由于由中性氢的光电离留下的热印记。然而，直到最近IGM温度测量仅限于红移2 < z < 4.8，限制了这些数据探测z > 6时再电离历史的能力。在这项工作中，我们使用最近的测量IGM温度在近区的7个类星体在z ~ 5.8 - 6.4，结合半数值模型的非均匀再电离，建立新的约束的红移氢再电离完成。我们校准的模型，以重现观测的电子散射光学深度和HI光电离率的限制，并计算所产生的空间不均匀的温度分布在z ~ 6的各种再电离的情况。在对星族II源电离光谱的标准假设下，近区温度测量将氢再电离完成的红移限制在z > 7.9（6.5），置信度为68%（95%）。我们的结论是，未来的温度测量周围的其他高红移类星体将显着增加这种技术的力量，使这些结果被收紧和推广。
2012-01-24 astro-ph.CO
Intergalactic Lyman-$α$ haloes before reionization are detectable with JWST
本文利用JWST观测到的紫外光度并结合数据驱动方法，预测了再电离时期星系际莱曼-α晕的可探测性，发现单个亮晕可在z≲9被探测，堆叠约10个晕可探测至z∼16，为揭示中性星系际氢提供途径。
2024-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Imaging HII Regions from Galaxies and Quasars During Reionisation with SKA
星系际介质（IGM）在再电离过程中的电离结构对当时流行的未知星系形成物理学很敏感。这种结构将非高斯统计引入到只能通过断层成像研究的红移21厘米波动幅度中，这将清楚地区分不同的星系形成场景。因此，在再电离过程中对电离结构和宇宙学HII区域进行成像是SKA的一个关键目标。例如，具有1公里直径核心的SKA 1-LOW基线设计将解决星系形成模型中预期的HII区域，其中包括对低质量星系形成的强烈反馈。在没有SNe反馈的情况下，对星系形成产生的较小的HII区域进行成像，也将有可能在再电离的后期阶段对SKA 1-LOW进行成像，但可能需要SKA在再电离早期具有更高的灵敏度。除了有足够长的基线来分辨HII区域外，SKA 1-LOW再电离实验的视场至少应该是几度，以便在再电离结束时对最大的HI结构进行成像。具有35米直径测站的基线设计在单个主指向内具有足够用于此目的的视场。
2015-01-17 astro-ph.CO
The role of galaxies and AGN in reionising the IGM -- III : IGM-galaxy cross-correlations at z~6 from 8 quasar fields with DEIMOS and MUSE
我们提出了改进的测量结果的星系和星系际介质（IGM）的传输在再电离结束时的相关性。我们从$8$背景$z\gtrsim 6$类星体的视线上收集了一个由光谱证实的莱曼破裂星系（LBG）和$21$莱曼- $α$发射体（LAE）的样本，它们的角间距为$20'' \lesssim θ\lesssim 10'$（$z\sim 6$的$\sim 0.1-4$ pMpc）。我们首次报告了在来自LAE（$3.2σ$）和LBG（$1.9σ$）的$\sim 10-60$ cMpc处检测到过量的Lyman-$α$传输尖峰。我们用改进的银河系-莱曼- $α$传输模型和两点互相关解释数据，其中包括由于成簇的微弱源而增强的光电离，观测到的LAE（LBG）-Lyman-$α$透射尖峰两点互相关函数（2 PCCF）限制了中心亮天体的亮度，并对中心亮天体的平均自由程的空间变化产生了影响。对$\langle f_{\rm esc} \rangle_{M_{\rm UV}<-12} = 0.14_{-0.05}^{+0.28}\,(0.23_{-0.12}^{+0.46})$再电离有贡献的所有星系的平均逃逸分数。我们调查，如果2 PCCF测量可以确定是否明亮或暗淡的星系是再电离的主要贡献者。我们的研究结果表明，从昏暗的星系（$M_{\rm UV} > -20 \, (2σ)$）的贡献是必要的复制观察到的2 PCCF和再电…
2020-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-alpha emitters in a cosmological volume II: the impact of the intergalactic medium
在不久的将来，星系巡天将瞄准莱曼α发射星系（LAE），以揭示暗能量的本质。有人认为LAEs的可观测性与星系际介质的大尺度性质相耦合。这种耦合可能会对观察到的地方经济实体的聚类造成扭曲，给即将进行的调查的解释增加新的潜在困难。我们提出了一个LAEs模型，该模型包含了星际和星系间介质中的莱曼-α辐射转移过程。该模型已在星系形成和演化的GALFORM半解析模型中实现。我们发现星系内部的辐射转移对星系性质产生选择效应。特别是，观测到的LAE往往具有低金属丰度和中等恒星形成率。在低红移，我们没有发现LAEs的空间分布和星系际介质的属性之间的相关性的证据。然而，在高红移的LAEs与视线速度和星系际介质的密度梯度。耦合的强度取决于星系的外流性质和红移。这种效应修改了大规模LAE的聚类，增加了非线性特征。特别是，我们的模型预测修改的形状和位置的重子声学振荡峰。这项工作突出了包括辐射转移物理在LAEs的宇宙学分析的重要性。
2020-01-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Large-scale 3D mapping of the intergalactic medium using the Lyman Alpha Forest
用莱曼α森林可以绘制出红移为2-4的宇宙大尺度结构图，它是对低红移星系巡天的补充。我们应用Caucci等人的Wiener插值方法，从宇宙流体动力学模拟中获得的Lyman-alpha森林光谱集构建三维地图。我们模仿一些当前和未来的类星体红移调查（BOSS，eBOSS和MS-DESI）通过选择类似的视线密度。我们使用这些适当的子集的莱曼-α吸收视线重建完整的三维莱曼-α通量场，并执行真实和重建的字段之间的比较。我们用自相关和互相关分析、切片图、局部峰值和逐点散射研究了星系际介质（IGM）图的全局统计性质。我们发现IGM的密度场和统计性质都得到了很好的恢复，从而得到的IGM图可以被有意义地认为是代表了与Caucci等人一致的大尺度宇宙图，在更大的规模和更稀疏的视线比以前测试。从数量上讲，对于与当前和近期观测相当的视线参数，在尺度> 30 h^-1 Mpc时，真实场和重建场之间的相关系数r > 0.9。映射的属性对所使用的协方差矩阵的精确形式相对不敏感。最终的BOSS类星体莱曼α森林样本将允许在红移1.9 ~ 2.3之间、体积约为15 h^-3 Gpc^3、分辨率约为30 h^-1 Mpc的区域内绘制出地图。
2016-02-04 astro-ph.CO
An updated analytic model for the attenuation by the intergalactic medium
我们提出了一个更新版本的所谓的Madau模型的星系间中性氢对遥远物体的辐射衰减。首先，我们从Ly $α$森林，莱曼极限系统和阻尼Ly $α$系统的最新观测统计数据导出星系际吸收体的分布函数。分布函数很好地再现了观测到的红移演变的Ly $α$抑郁症和平均自由程的莱曼连续。然后，我们推导出一组解析函数，它描述了平均星系际衰减曲线的对象在$z>0.5$。新的模型预测通过通常的宽带滤波器相对于原始Madau模型，$z\simeq3$ -5（$z>6$）源的Ly $α$衰减更少（或更多）。这可能会导致测光红移估计的系统差异，然而，这仍然是小到约0.05。最后，我们发现超过0.5 mag高估的莱曼连续衰减在原来的马道模型在$z>3$，这导致了显着的overcorrection对直接观测的莱曼连续星系。
2014-05-12 astro-ph.CO
First Light And Reionisation Epoch Simulations (FLARES) XIII: The Lyman-continuum emission of high-redshift galaxies
本文利用 FLARES 模拟分析 z=5–10 大质量星系的 LyC 辐射，量化电离光子产生效率及其与紫外斜率、OIII 等值宽度的关系，并评估恒星与 AGN 的贡献。
2023-08-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Inferring the Thermal History of the Intergalactic Medium from the Properties of the Hydrogen and Helium Lyman-alpha Forest
星系际介质（IGM）气体的起源于遥远类星体光谱中的莱曼α森林，它编码了关于结构形成的物理学信息和扩散重子物质的早期热力学。在这里，我们使用了一个庞大的套件的400多个高分辨率的宇宙流体动力学模拟运行的图形处理单元加速代码Cholla研究IGM在高空间分辨率保持在整个计算量。模拟捕捉范围广泛的可能的星系际气体的热历史，通过改变的幅度和时间的光加热和光电离背景所产生的恒星形成的星系和活动星系核。在2.2 <= z <= 5.0的整个范围内，将合成光谱与观测到的14个红移仓中氢的一维通量功率谱以及在2.4 < z < 2.9的范围内5个红移仓中氦的莱曼α不透明度进行统计比较，严格限制了IGM的光电离和光加热历史。通过利用现有的莱曼-阿尔法森林数据的约束力来打破模型简并，我们发现IGM经历了两个主要的再加热事件，从氢和氦的非平衡电离超过1.2 Gyr的宇宙时间。对于我们的最佳拟合模型，氢再电离在z~6.0时完成，第一个IGM温度峰T_0 ~ 1.3x10^4 K，然后是He II的再电离，在z~3.0时完成，产生第二个温度峰T_0 ~ 1.4x10^4 K。我们将讨论如何使用我们的结果来获得有关氢和氦再电离的时间和来源的信息。
2022-06-05 astro-ph.CO
Astraeus VIII: A new framework for Lyman-$α$ emitters applied to different reionisation scenarios
本文基于astraeus框架提出新的Ly$\alpha$发射体模型，研究不同再电离情景下$f_\mathrm{esc}$与电离拓扑对LAEs可见性和空间分布的影响，发现LAEs主要分布在高电离过密区，且存在内禀光度与尘埃衰减的简并性。
2023-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of anisotropic photon emission from sources during the epoch of reionisation
University of Sussex（萨塞克斯大学）；The Open University of Israel（以色列开放大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；University of Groningen（格罗宁根大学）
研究非各向同性光子发射对再电离几何结构的影响，发现其改变离子化区域大小分布并抑制21厘米信号功率谱，但不引入可观测的各向异性。
2025-05-05 astro-ph.CO
On the rapid demise of Lyman-alpha emitters at z>7 due to the increasing incidence of optically thick absorption systems
各种独立的观测研究现在已经报道了在红移间隔z=6-7上表现出Ly-a发射的莱曼破裂星系的比例显着下降。结合明亮的z=7.085类星体ULAS 1120+0641光谱中向Ly-a红方向延伸的强阻尼翼，这加强了星系际介质（IGM）中的氢在z = 7时仍然基本上是中性的建议。目前的理论模型意味着HI分数高达40- 90%，可能需要解释这些数据假设没有内在的演变在Ly-a发射人口。我们认为，这样大的中性分数是不必要的。基于流体动力学模拟再现了高红移（z~6-7）类星体的吸收谱，我们证明了在宇宙的平均区域中，静止坐标系Ly-a的中间IGM向红方向的不透明度可以迅速上升，这仅仅是因为当接近再电离的尾端时，对莱曼连续谱光子来说光学厚度较大的吸收系统的入射率会增加。我们的模拟表明，这些数据不需要IGM中性分数从z=6-7的几十个百分点的大的变化，但可能是在典型的平均自由程的快速减少的指示电离光子预期在最后阶段的再电离。
2012-11-21 astro-ph.CO
Quasar Ionization Front Lyα Emission in an Inhomogeneous Intergalactic Medium
类星体在再电离过程中的电离前沿（T ~ 30，000 K，中性氢分数~ 0.5）的条件是通过氢原子的碰撞激发产生莱曼α发射的理想条件。对这种辐射的观测，可以在天空中对向大于10弧分的$^2$，将明确地证明在所观测的时期存在中性星系际介质，对再电离的进展施加有价值的限制。我们发现，预期的莱曼α表面亮度明显弱于先前确定的，可能是不可能观察到与当前和不久的将来的仪器。过去的工作计算了莱曼α发射从类星体电离前在均匀介质中的聚集因子近似占不均匀性。我们发现，使用一维辐射转移计算，这种近似高估了发射的一个因素>3。我们的计算模型的电离光子的传播和计算莱曼α发射类星体电离前沿的视线从流体动力学宇宙学模拟在z = 7.1。为了更好地理解发射的物理性质，我们还开发了一个分析模型，准确地描述了完整的辐射转移计算的结果。
2014-09-02 astro-ph.CO
BEoRN: A fast and flexible framework to simulate the epoch of reionisation and cosmic dawn
本研究提出公开的Python模拟框架BEoRN，基于N体模拟生成宇宙黎明与再电离纪元的21厘米信号三维图，通过光子重分配保证守恒，三类基准模型符合现有观测，覆盖该时期的主要不确定性。
2023-05-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Intensity mapping of Loeb-Rybicki haloes from scattering of galactic Lyman-$α$ emission by the diffuse intergalactic medium before reionization
Université de Genève（日内瓦大学）；The Green Concept - Institute for Carbon Assessments and Restoration Ecology（绿色概念-碳评估与恢复生态研究所）；Harvard University（哈佛大学）
利用JWST数据预测z~9-16星系Ly-α光度演化，计算Loeb-Rybicki晕的功率谱，发现SPHEREx和CDIM等实验可统计探测其强度映射信号，并与21-cm发射互相关可显著探测至z~13。
2026-06-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Playground of Lognormal Seminumerical Simulations of~the~Lyman~$α$ Forest: Thermal History of the Intergalactic Medium
本研究测试了对数正比半数值模拟在恢复热参数和Jeans长度方面的应用，通过MCMC方法分析红移3至5的类星体吸收光谱，证明其能有效恢复热参数并可用于宇宙学参数推断。
2024-12-23 astro-ph.CO
Particle mesh simulations of the Lyman-alpha forest and the signature of Baryon Acoustic Oscillations in the intergalactic medium
我们提出了一套超大粒子网格模拟的LyA森林的目标是了解的重子声学振荡（BAO）在星系间介质的印记。我们使用9只暗物质的模拟，可以，第一次，同时解决金斯尺度的星系际气体，同时涵盖了大量的需要充分采样的声学功能。模拟吸收光谱使用波动耿-彼得森近似产生，具有近似正确的通量概率密度函数（PDF）和小尺度功率谱。在更大的尺度上，在红移空间的关联函数中有明显的声学特征的证据，它与具有恒定偏差的线性理论模板相匹配。我们公开提供的这些光谱可用于测试管道，计划未来的实验和模拟各种物理效应。作为一个例子，我们讨论了森林中的声信号的基本性质，噪声和源数密度的误差缩放，修改统计处理平均通量演变和误判，和非引力源，如光电离背景和温度波动的波动由于HeII再电离。
2010-02-27 astro-ph.CO
Variations of Observed Lyman-α Spectra Shapes due to the Intergalactic Absorption
Lyman- $α$（Ly $α$）光谱提供了对星系内中性氢（HI）的小尺度结构和运动学以及星系际介质（IGM）电离状态的深入了解。前者定义了星系的本征光谱，后者则对本征光谱进行了修正。这两种效应是退化的。使用IllustrisTNG 100模拟，我们研究了IGM对$z\sim 0$和$5$之间的Ly $α$光谱形状的影响。我们计算预期的LY $α$峰的分布和不同的本征光谱，红移和大尺度环境的峰的不对称性。我们发现，常用的平均透射曲线给出了一个不正确的看法所观察到的光谱特性。我们发现，峰数分布和不对称性可以解除本征光谱和IGM吸收之间的简并。例如，我们预计一个显着的三重峰Ly $α$光谱（高达30%，在$z\sim 3$），如果星系的HI分布变得更加多孔在更高的红移宇宙学模拟预测。我们提供了一个公共目录的传输曲线用于未来的模拟和观察，以允许更现实的IGM治疗。
2020-06-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Revealing reionization with the thermal history of the intergalactic medium: new constraints from the Lyman-$α$ flux power spectrum
本文利用$4.0\lesssim z\lesssim5.2$的Lyman-$α$森林通量功率谱对星系际介质（IGM）再电离期间和再电离后的热历史进行了新的研究。使用15个高分辨率光谱的样本，我们测量了这些红移（$-1\lesssim \log(k/$ km $^{-1}$ s）（$\lesssim -0.7$）的通量功率，直到最小尺度。这些尺度对IGM的瞬时温度和再电离期间和之后每单位质量注入的总能量都非常敏感。我们测量的温度在平均密度$T_{0}\sim7000$-8000 K，符合没有显着的温度演变的红移$4.2\lesssim z\lesssim5.0$。我们还提出了第一个观测约束的综合IGM的热历史，发现每单位质量的总能量输入增加从$u_{0}\sim4.6$ ${\rm eV}$ $m_{\rm p}^{-1}$到7.3 eV $m_{\rm p}^{-1}$从$z\sim 6$到$4.2$假设的$Λ$ -CDM宇宙学。我们展示了如何可以同时使用这些结果来获得信息的时间和来源的再电离过程。我们的第一个概念证明，使用简单的模型瞬时再电离产生的结果与最近的普朗克约束，有利于模型与$z_{\rm rei}\sim 8.5^{+1.1}_{-0.8}$。
2019-01-31 astro-ph.CO
The intergalactic medium thermal history at redshift z=1.7--3.2 from the Lyman alpha forest: a comparison of measurements using wavelets and the flux distribution
本文通过对Lyman α森林透射通量的小尺度涨落的研究，探讨了星系际介质（IGM）在红移区间z=1.7- 3.2的热历史。我们应用小波滤波技术，以18个高分辨率的类星体光谱获得的紫外和视觉Echelle光谱仪（UVES），并比较这些数据的合成光谱从一套流体动力学模拟IGM的热状态和宇宙学参数是不同的。从小波分析，我们得到的IGM热状态的估计是在最近的其他独立的基于小波的测量结果吻合得很好。我们还使用莱曼α森林通量概率分布函数（PDF），它以前曾被用来测量IGM温度-密度关系的相同的数据集进行再分析。这为IGM热状态的测量提供了重要的一致性测试，因为它能够直接比较使用这两种不同方法获得的约束。我们发现从小波和通量PDF得到的约束是相互一致的，虽然与以前的研究一致，通量PDF约束有利于等温或倒置IGM温度-密度关系。我们还通过结合我们的小波和通量PDF测量来进行联合分析，将z=2.1处的IGM热状态约束为具有平均密度T0/[10^3 K]=17.3 +/- 1.9的温度和幂律温度-密度关系指数gamma=1.1 +/- 0.1（1 sigma）。我们的结果与先前的观测结果一致，这些观测结果表明在z<4的IGM中可能存在额外的加热源。
2012-05-03 astro-ph.CO
A Portrait of the Cosmic Reionisation History in the Context of the Early Dark Energy Model
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Peking University（北京大学）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）
本研究在早期暗能量模型背景下，通过建模再电离历史，发现其能以中等LyC逃逸分数和紫外光度密度解释观测到的高红移星系过剩量，为EDE宇宙学提供独立探测手段。
2026-01-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Damping wings in the Lyman-α forest: a model-independent measurement of the neutral fraction at 5.4<z<6.1
通过堆叠莱曼-α森林暗间隙，首次在z=5.6处探测到阻尼翼信号，测得中性氢分数为0.19±0.07，支持晚期缓慢再电离情景。
2024-08-21 astro-ph.CO
The Impact of Neutral Intergalactic Gas on Lyman-$α$ Intensity Mapping During Reionization
我们提出了高红移Ly $α$强度场的第一个模拟，解释了星系际介质（IGM）中的散射。使用三维蒙特卡罗辐射转移代码，我们发现，LY $α$散射平滑的LY $α$强度在小尺度上的空间波动，这种平滑的空间依赖性强烈依赖于平均中性分数的IGM。我们的模拟发现，$k=0.1-1~{\rm Mpc^{-1}}$的再电离的强烈影响，与$P_{\rm Lyα}\propto k^{-1.5}$相比，$\bar{x}_{\rm HI} = 0.63$的$P_{\rm Lyα}\propto k^{-1.75}$和$\bar{x}_{\rm HI} = 0.86$的$P_{\rm Lyα} \propto k^{-2.2}$。在波数为$k>1 ~ {\rm Mpc^{-1}}$的情况下，我们发现该信号对来自星系的出射Ly $α$谱线轮廓很敏感。我们还表明，Ly $α$强度图和未来的星系红移调查之间的交叉相关性可以检测到大尺度上的仪器类似SPHEREx，并在广泛的尺度范围内的CDIM静脉中的一个假设的强度映射仪器。
2018-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-alpha Heating of Inhomogeneous High-redshift Intergalactic Medium
在再电离期之前的星系际介质（IGM）主要由中性氢气组成。早期恒星产生的Ly-alpha光子共振散射氢原子，导致辐射场和气体之间的能量交换。这种相互作用的结果在适度加热的气体由于反冲的原子散射后，这是非常感兴趣的未来研究的预再电离IGM在HI 21厘米线。我们调查的影响，这Ly-alpha加热的IGM与线性密度，温度和速度扰动。由于Ly-alpha光子的热传导，小于光子扩散长度的扰动可以被阻尼。阻尼发生的尺度和这种效应的强度取决于气体的各种性质，Ly-alpha光子的通量以及光子频率在散射时重新分布的方式。为了找到相关的长度尺度和Ly-alpha加热影响微扰的程度，我们通过数值求解线性化玻尔兹曼方程来计算气体加热速率，其中散射由福克-普朗克近似处理。我们发现：（1）微扰对气体加热速率增加了一个小的修正;（2）温度微扰的衰减发生在同向波数k>10^4 Mpc^{-1}的尺度上，这比金斯尺度小得多，因此不太可能对观测到的21 cm信号产生实质性影响。
2013-12-12 astro-ph.CO
The hyperfine transition of 3He+ as a probe of the intergalactic medium
探讨了~ 3 He ~+超精细跃迁作为星系际介质探测器的前景。在再电离过程中，电离区的发射信号预计将与21厘米图反相关。预测的发射信号从莱曼α斑点在较低的红移是可检测的未来无线电天文台。
2009-05-12 astro-ph.CO
Revealing the cosmic reionisation history with fast radio bursts in the era of Square Kilometre Array
揭示宇宙再电离的历史处于河外天文学的前沿。宇宙微波背景（CMB）极化的功率谱可以用来约束再电离历史。在这里，我们提出了一个不依赖于CMB的方法，使用快速射电暴（FRB）直接测量星系际介质（IGM）的电离分数作为红移的函数。FRB是新的天文瞬变与毫秒的时间尺度。它们的分散测量（DM $_{\rm IGM}$）是IGM中电离物质量的指标。由于微分DM $_{\rm IGM}$对红移是成比例的电离分数，我们的方法使我们能够直接测量的再电离的历史，而无需任何假设其功能的形状。作为概念的证明，我们构建了模拟非重复FRB源与平方公里阵列检测，假设三个不同的再电离历史与汤姆逊散射的光学深度相同。我们考虑了三种情况下的红移测量：（A）光谱红移的所有模拟数据，（B）光谱红移的10%的模拟数据，和（C）红移估计的FRB之间的经验关系的时间-积分亮度和休息帧固有的持续时间。在所有情况下，再电离的历史是一致的重建模拟FRB数据使用我们的方法。我们的研究结果表明，未来的FRB约束再电离的历史的能力。
2021-02-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Intergalactic Lyman continuum photon budget in the past 5 billion years
通过比较利用宇宙起源谱仪获得的Ly- $α$森林数据与平滑粒子流体动力学模拟产生的模型的通量概率分布函数和功率谱，我们将H I光电离率$(Γ_{\rm HI})$限制在$z \lesssim 0.45$。我们开发了一个名为“电离和温度演化代码（CITE）”的模块，通过对GADGET-2模拟结果的后处理，计算星系际介质（IGM）温度从高红移到低红移的演化。我们的方法，产生的结果与其他模拟一致，计算成本较低，从而使我们能够探索一个大的参数空间。它还允许严格估计的误差协方差矩阵的各种统计量的利益。我们发现，最佳拟合$Γ_{\rm HI}(z)$随着$z$的增加而增加，并遵循$(4 \pm 0.1) \times 10^{-14}\:(1+z)^{4.99 \pm 0.12}$ s $^{-1}$。在任何给定的$z$上，典型的不确定度$ΔΓ_{\rm HI} / Γ_{\rm HI}$为$\sim 25$ %，其中不仅包含统计误差，而且还包含IGM热历史和宇宙学参数的可能简并性以及拟合类星体连续体的不确定性所产生的误差。$Γ_{\rm HI}$的这些值有利于只有类星体对$z<2$的电离背景有贡献的情况。我们推导出的$3σ$平均逃逸分数的上限是$0.008$，与低$z$星系的测量结果一致。
2016-12-14 astro-ph.CO
Simulating intergalactic gas for DESI-like small scale Lymanα forest observations
对Ly $α$森林的测量是基于来自天空巡天（如SDSS/eBOSS）的大量类星体光谱，精确地探测了小尺度上物质的分布，从而为宇宙学模型的几个组成部分提供了重要的约束。从这些测量中得出的主要汇总统计量是Ly $α$吸收的一维功率谱P1 D。然而，P1 D的模型预测依赖于昂贵的星系际介质流体动力学模拟，这是以前分析的限制因素。来自DESI等即将到来的调查的数据集将使观测精度接近1%的水平，并探测更小的尺度。这种观测推动要求进行七次更精确的模拟，以及对参数空间进行更仔细的探索。在这项工作中，我们评估的鲁棒性和准确性的模拟和用于约束宇宙学参数的统计框架。我们提出了一个基于网格的模拟代码Nyx和基于SPH的代码Gadget的上下文中ofP 1D之间的比较。此外，我们使用Nyx代码进行分辨率和盒大小收敛测试。我们使用高斯过程仿真方案，以减少探索参数空间所需的模拟次数，而不牺牲模型的准确性。我们展示了使用模拟eBOSS和类似的数据在端到端推理测试中产生无偏参数约束的能力，并且我们主张使用自适应抽样方案，而不是使用固定的拉丁超立方体设计。
2021-03-22 astro-ph.CO
Detecting the non-Gaussianity of the 21-cm signal during reionisation with the Wavelet Scattering Transform
探测星系际介质中中性氢的21厘米超精细跃迁是我们了解驱动再电离时代（EoR）的天体物理过程的最佳探测器。用于检测该21 cm信号的主要手段是通过使用21 cm功率谱（PS）的空间波动的统计测量。然而，21-cm信号是非高斯的，这意味着仅测量高斯波动的PS对于表征所有可用信息而言是次优的。即将到来的平方公里阵列（SKA）将在100度$.^{2}$上进行1000小时的深度观测，专门用于恢复21厘米信号的直接图像。在这项工作中，我们使用小波散射变换（WST）直接从这些二维图像的21厘米信号提取非高斯信息。WST的主要优点是其相对于用于测量非高斯信息的统计噪声的稳定性，不像统计噪声发散的双谱。我们介绍了一种新的方法，以隔离这种非高斯信息从模拟21厘米图像，并证明其检测在150（177）MHz（$z\sim8.5$和$\sim7$）的基准模型与$\sim$ 5~（8）假设完美的前景消除和$\sim2$ ~（3）假设前景楔回避信噪比。
2022-07-19 astro-ph.CO
Weighing Cosmic Structures with Clusters of Galaxies and the Intergalactic Medium
我们提出了一个分析，旨在结合宇宙学的限制，通过Sunyaev-Zeldovich效应，获得南极望远镜（SPT），并从莱曼- $α$光谱与MIKE/HIRES和X-射手摄谱仪确定的星系团的数量计数。SPT聚类分析依赖于基于弱透镜测量的质量校准，而Lyman- $α$分析建立在一套流体动力学模拟上，用于提取模拟光谱。由此产生的约束表现出一个张力（$\sim 3.3σ$）之间的低$σ_8$值的首选的低红移集群数据，$σ_8=0.74 ^{+0.03}_{-0.04}$，和较高的一个首选的高红移莱曼- $α$数据，$σ_8=0.91 ^{+0.03}_{-0.03}$。我们提出了详细的分析，以了解这种紧张关系的起源，特别是确定它是否源于与集群计数和/或$α$森林分析的假设相关的系统不确定性。我们发现，这种紧张局势是强大的，相对于IGM的建模选择，即使包括可能的系统，从不明的子阻尼莱曼- $α$（DLA）和莱曼极限系统（LLS）的莱曼- $α$数据。我们的结论是，要解决这个紧张局势，从SPT侧将需要一个大的偏差的集群质量估计，或从莱曼-$α$侧莱曼-$α$平均通量的大的未计误差，分别。我们的研究结果具有重要的影响，未来的分析的基础上，从未来的大型测光调查（如欧几里德和LSST）和更大的样本的高红移类星体光谱（如DESI和WEAVE调查）的集群数计数。如果在此类调查可达到的更高的统计显著性下得…
2022-06-28 astro-ph.CO hep-th
Exploring reionisation and high-z galaxy observables with recent multi-redshift MWA upper limits on the 21-cm signal
我们使用最新的多红移（$z=6.5-8.7$）上限的21厘米信号从默奇森宽场阵列（MWA），探索天体物理模型与数据不一致。这些上限是使用298小时仔细切除的数据在四个观测季节。为了在再电离天体物理学的背景下探索这些上限，我们使用21CMMC。然后，我们将不利的参数空间区域连接到现有的观测约束，如高$z$星系紫外线（UV）光度函数，背景UV光电离率，星系际介质（IGM）中性分数，电子散射光学深度和软带X射线发射率的再电离。我们发现，绝大多数模型不利于MWA的限制已经与现有的观测约束不一致。这些不一致的模型来自两类模型：（一）“冷”再电离和（二）纯物质密度波动（即无再电离）。然而，一个小的子样本的模型是一致的，这意味着现有的MWA限制提供了独特的信息，不利于再电离模型，虽然非常弱。我们还提供了第一个限制的软带X射线发射率从星系在高红移，发现$1σ$下限的$ε_{{\rm X},0.5-2~{\rm keV}}\gtrsim10^{34.5}$尔格的$^{-1}$ Mpc $^{-3}$。最后，我们恢复95%不利的限制IGM自旋温度的$\bar{T}_{\rm S}\lesssim$ 1.3，1.4，1.5，1.8，2.1，2.4 K在$z=6.5, 6.8, 7.1, 7.8, 8.2, 8.7$。由此我们推断IGM至少经历了少量的X射线加热。注意，$ε_{{\rm X},0.5-2~…
2020-08-05 astro-ph.CO
Constraining blazar heating with the 2<z<3 Lyman-$α$ forest
星系际介质（IGM）就像一个量热计，记录着来自恒星和活动星系核的宇宙结构形成、冲击和光加热所注入的能量。最近有人提出，空间不均匀的TeV耀变体可以显着加热低密度IGM，导致在$z\simeq2-3$周围的冷和暖IGM补丁。本研究的目的是比较不同的耀变体加热模型的预测与最近的IGM观测。我们进行了一组宇宙学模拟，仔细计算莱曼- $α ($ Ly（$α$）森林的模拟观测值。我们对不同的系统不确定性进行了详细的评估，这些不确定性通常会影响这种类型的可观测量，并发现它们小于我们模型之间的差异。我们发现，我们的非均匀blazar加热模型是在很好的协议，在高红移（$2.5<z<3$），但我们的blazar加热模型受到挑战，较低的红移数据（$2<z<2.5$）的Ly $α$线的属性和重新标度的通量概率分布函数。我们的研究结果可以解释的HeII再电离，虽然国家的最先进的模型不足以提供足够的加热到低密度IGM，从而激励进一步的辐射转移研究的非均匀HeII再电离。如果耀变体确实是由$2\times10^{13}{M}_\odot$的群质量晕所承载的，那么与以前的模型相比，耀变体加热的开始时间较晚，这将有利于我们的研究结果与当地伽马射线观测的耀变体加热的证据相一致。
2022-02-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Are we witnessing the epoch of reionisation at $z=7.1$ from the spectrum of J1120+0641?
在$z=7.08$类星体ULASJ 1120 +0641的光谱中，我们对部分中性星系际介质（IGM）中Lyα阻尼翼吸收的存在进行了量化.使用贝叶斯框架，我们同时占的不确定性：（一）内在的类星体发射光谱;和（二）宇宙HI补丁的分布在时代的再电离（EoR）。对于（i），我们使用了一种新的本征Lyα发射线重建方法（Greig等），从中等$z$类星体的大型数据库中抽取发射线特性的协方差矩阵。对于（ii），我们使用21-cm结构的演化（EOS; Mesinger et al.）模拟，其中跨越了一系列的物理动机EoR模型。我们找到了强有力的证据，证明在Lyα的红区（没有Lyα森林的污染）存在阻尼机翼吸收。我们的分析表明，$z=7.1$尚未完成EoR，体积加权IGM中性分数限制为$1σ$的$\bar{x}_{\rm H\,{\scriptsize I}} = 0.40\substack{+0.21 -0.19}$（$2σ$的$\bar{x}_{\rm H\,{\scriptsize I}} = 0.40\substack{+0.41 -0.32}$）。该结果对EoR形态不敏感。我们在$z=7.1$的IGM中检测到显著的中性HI，这与普朗克2016年对CMB Thompson散射光学深度的最新测量结果一致（普朗克合作XLVII）。
2018-02-28 astro-ph.CO
Measuring the temperature and profiles of Lyman-$α$ absorbers
在Ly $α$森林中观测到的吸收线增宽的分布携带着关于星系际介质（IGM）中细丝的温度和宽度的信息。在这项工作中，我们提出并测试了一种新的方法来推断的IGM的温度，吸收丝的大小和光电离率的吸收线加宽的性质在Ly $α$森林中的氢。我们应用我们的方法模拟光谱的EAGLE宇宙学模拟的参考模型，我们表明，我们能够重建IGM属性。我们的方法明确地考虑了IGM温度，氢的光电离率和星系际细丝的宽度之间的简并。
2019-11-26 astro-ph.CO
The intergalactic medium over the last 10 billion years I: Lyman alpha absorption and physical conditions
星系际介质（IGM）是所有宇宙时期重子的主要储存库。我们调查的IGM从z=2-0在48 Mpc/h，1.1亿粒子宇宙流体动力学模拟银河系外流使用三个处方的演变。我们专注于IGM的物理性质的演变，以及如何跟踪这些属性的Ly-alpha吸收使用HST/COS检测。我们的研究结果广泛地证实了经典的图片，大多数Ly-alpha吸收剂产生于高度电离的气体示踪的非线性大尺度结构。结构的增长导致气体从弥漫的光电离IGM进入其他宇宙阶段，即恒星，星系晕内的冷和热气体，以及未结合和冲击加热的温热星系际介质（WHIM）。到目前为止，重子在束缚相（35%）、扩散IGM（41%）和WHIM（24%）之间大致相等。在这里，我们（重新）定义WHIM为超密度低于晕且温度>10^5 K的气体，以便更紧密地将其与“缺失重子”对齐。当我们调整我们的光致电离背景，以配合所观察到的演变的Ly-alpha平均通量递减，我们得到的线数的演变，广泛同意与现有的数据。我们预测我们所青睐的动量驱动风模型的柱密度分布斜率为-1.70，与最近的观测结果一致，并且随着红移而变浅。通过改进统计数据，强线的频率可以成为流出的有价值的诊断，我们青睐的风模型与现有数据最匹配。在z=2-0范围内，柱密度和物理密度之间的关系相当紧密，对于扩散吸收体，其关系为ρ N_HI ^0.74 10^（-0.37z）。线宽仅粗略地反映吸收气体的温度，这将妨碍使…
2010-07-01 astro-ph.CO
Reconstructing the epoch of reionisation with Planck PR4
本文利用 Planck PR4 数据，通过多种参数化与非参数化模型及贝叶斯和频率学派方法，稳健约束了宇宙再电离历史，得出一致的光学深度 $τ$ 估计，并指出电离分数随红移的演化高度依赖模型。
2025-09-17 astro-ph.CO
Exploring the evolution of Reionisation using a wavelet transform and the light cone effect
在宇宙黎明和再电离时期，坍缩的结构产生第一个电离光子，并继续使星系际介质再电离，在红移（z~30-6）和时间（t_{age} ~ 0.1-1.0~Gyr）上跨越很大的范围。使用来自中性氢的红移21 cm发射线对这些时期的探索目前限于统计检测和估计度量（例如，功率谱）。亮度温度波动的视线（LOS）的尺寸探测通过观察在不同的频率的发射线，和它们的结构被用来作为宇宙学信号和污染前景河外和银河系连续辐射之间的主要判别。在观测带宽上的信号的演变导致“线锥效应”，由此在观测频带的开始和结束处的HI结构在统计上不一致，产生对信号功率的有偏估计，以及信号可检测性的潜在降低。我们将小波变换应用于宽带无线电干涉测量实验，以探测信号的局部统计特性。我们表明，使用小波变换产生估计与改进的估计性能，与标准的傅立叶变换在一个固定的带宽。对于当前和未来的大带宽再电离实验套件，例如平方公里阵列的300 MHz瞬时带宽，保留本地信息的变换将是重要的。
2016-05-24 astro-ph.CO astro-ph.IM
