Helium reionization in the presence of self-annihilating clumpy dark matter
氦的再电离描述了在星系际介质（IGM）中氦从单电离态到双电离态的跃迁。该过程对于IGM的热演化是重要的，并且影响具有高于$54.4$ ~eV的能量的光子的平均自由程。虽然这是众所周知的，氦再电离主要是由在$z<6$的高能类星体的贡献驱动，我们在这里研究如何氦再电离进行，如果有一个额外的贡献，由于湮灭的暗物质。我们探讨了不同的暗物质配置文件的暗物质聚集因子，这可以显着提高湮灭率在后期的影响。我们发现，暗物质湮灭的存在下，提高了氦$^{++}$丰度在早期阶段，它将是零内的标准模型，它可以进一步增加在结构形成过程中，反映了增加的暗物质聚集因子。然而，后者随着类星体贡献的积累而退化，因此我们预计在后期不会发生重大变化。我们希望，未来的研究，他$^+$莱曼$α$森林可能有助于评估是否演变是一致的贡献，从类星体单独，或者如果一个额外的组件可能需要。
2015-06-18 astro-ph.CO
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
Helium Reionization Simulations. I. Modeling Quasars as Radiation Sources
我们介绍了一个新的项目，以了解氦再电离完全耦合$N$体，流体力学和辐射转移模拟。本项目的目标是准确地捕捉星系际介质（IGM）由于再电离而产生的热历史，并对Lyman- $α$森林和重子温度-密度关系进行预测。这种转变的主要辐射源是类星体，因此准确地模拟源群对于做出可靠的预测非常重要。在这第一篇论文中，我们提出了一种新的方法，人口暗物质晕类星体。我们的类星体模型包括两种不同的光变曲线，灯泡（简单的开/关）和对称指数模型，和亮度依赖的类星体寿命。我们的方法自洽地再现输入类星体光度函数（QLF）给定的光环目录从$N$体模拟，并通过合并历史的晕主机传播类星体。在利用BOSS的测量数据对类星体聚类进行校准后，我们发现灯泡模型类星体的特征质量为$M_h \sim 2.5 \times 10^{12} M_\odot$ $h^{-1}$，指数模型类星体的特征质量为$M_h \sim 2.3 \times 10^{12} M_\odot$ $h^{-1}$.在指数模型中，给定晕质量的峰值类星体光度比灯泡模型中的大，通常是1.5-2倍。灯泡模型中类星体的有效寿命是5900万年，而在指数模型中，有效时间常数大约是1500万年。我们包括氦再电离的半解析计算，并讨论如何将这些类星体作为电离辐射源的全流体力学与辐射转移模拟，以研究氦再电离。
2016-09-08 astro-ph.CO
The impact of helium reionization on the structure of the intergalactic medium
我们研究了氦再电离对星系际介质（IGM）结构的影响。我们使用辐射转移（RT）代码耦合到联合重力流体动力学代码恩佐再电离模型。中性氢和氦最初被星暴光谱电离，在红移区间3 < z < 4内逐渐演化为幂律光谱。的气体的温度-密度关系被发现成扇形和平坦的HeII再电离后，与反转的超密度高于5。增加的压力会导致高达10 km/s的特殊速度，在大的相干区域内，气体密度场扭曲了10- 20%，暗物质扭曲了1%。因此，光致电离引起的流动可能会使z = 2时的同动波数k > 0.5 h/Mpc处的物质功率谱失真几个百分点。从模拟中绘制了HI和HeII的吸收光谱，并将吸收线拟合到光谱中。在z = 3时，HI吸收系统的中值多普勒参数为35 km/s。划分成子样品光学厚和光学薄的线中心显示，光学厚的系统只经历温和的演变，而光学薄的系统迅速发展后，HeII再电离。HeII和HI吸收特征之间的比较显示了HeII和HI柱密度比的宽分布，在测量值附近达到峰值，并且仅比测量值稍窄。与近似模拟方法的比较表明，适度良好的协议在吸收线的属性，但不精确，他们可以测量。
2011-09-23 astro-ph.CO
Fast Radio Burst Dispersion Measure Distribution as a Probe of Helium Reionization
快速射电暴（FRB）的发现正在迅速发生，预计即将进行的调查将发现数千个。FRB观测到的色散测度（DM）包含了从发射红移到今天宇宙距离和宇宙电离状态的重要信息。而不是考虑DM-红移关系，我们调查的色散措施的分布的统计系综。我们探索使用这种丰富的信息，有和没有红移的信息，探测氦再电离。通过对FRB巡天样本的蒙特卡罗模拟，我们研究了不同的源红移分布、宿主星系模型、突然再电离与逐渐再电离以及与宇宙学参数的协方差对氦再电离性质的影响。我们发现，一个注量有限的调查与10 $^4$ FRB可以区分不同的氦再电离历史在$\sim6σ$使用DM分布的爆发，没有红移信息（和$\sim10σ$与红移）。
2020-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
Detecting Helium Reionization with Fast Radio Bursts
快速射电暴（FRB）探测宇宙中沿传播路径的电子密度，使得高红移FRB对氦再电离时期敏感。我们分析的信号噪声与检测的幅度的再电离，它的红移，为未来FRB调查样本的各种情况下，评估调查的特点，包括总数，红移分布，峰值红移，红移深度，和数量以上的再电离红移，以及依赖于再电离红移。我们考虑到分散的色散措施，由于一个不均匀的星系际介质（IGM）和不确定性的FRB主机和环境的色散措施，以及宇宙学。对于未来的调查与500 FRB延伸到$z=5$，突然再电离，氦再电离的检测可以接近$5σ$水平和再电离红移被确定为$σ(z_r)\approx0.24$在一个乐观的情况下，或$2σ$和$σ(z_r)\approx0.34$考虑进一步的不确定性IGM分数演变和红移的不确定性。
2020-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Inhomogeneous HeII reionization in Hydrodynamic Simulations
氦的第二电子的再电离在红移2 < z < 5之间塑造了星系际气体的物理状态。由于在流体动力学模拟中进行完全原位辐射转移对于大体积来说计算昂贵，因此HeII再电离的物理学通常近似于不捕获再电离的斑块的均匀UV背景模型。我们已经设计了一个模型，实现了HeII再电离的影响，使用半解析计算的星系际气体的热状态-一种绕过完整的辐射转移模拟，同时仍然实现物理的HeII再电离，影响观测，如莱曼阿尔法森林。在这里，我们提出了一个公开的代码，灵活的模型非均匀HeII再电离在模拟中可以忽略不计的计算成本。由于HeII再电离的许多参数是不确定的，我们的模型是可定制的一组自由参数。我们在MP-Gadget中显示了此代码的结果，其中实现了此模型。我们证明了星系际气体的温度演化和温度-密度关系-与最近的测量和以前的辐射转移模拟一致。我们表明，HeII再电离的影响引起微妙的签名在一维统计的莱曼α森林在百分之几的水平，与以前的研究结果一致。这些模拟的灵活性是理想的研究HeII再电离和未来的观测HeII莱曼α森林。
2020-06-19 astro-ph.CO
Probing helium reionization with kinetic Sunyaev Zel'dovich tomography
本文提出利用动力学 Sunyaev-Zeldovich 层析成像技术，结合 CMB 测量与星系巡天，推断原始氦丰度及氦再电离的时间和持续时间，并预期 Vera Rubin 天文台和 CMB-S4 可实现约 10σ 的高显著性探测。
2022-07-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
The evolution of the helium-ionizing background at z ~ 2-3
最近的观测表明，氦在红移z ~ 3附近完全电离。由Lyman-alpha森林得到的HeII光学厚度从这一周期到z ~ 2显著减小，而且在z ~ 3附近波动很大，然后在较低的红移处平稳地演化。从这些不透明度，我们计算，使用半解析模型，平均光电离率和衰减长度的红移范围内的氦2.0 < z < 3.2的演变。这个模型包括一个不均匀的总银河系辐射背景，这是预计期间和之后的氦再电离。我们发现，假设一个统一的背景低估了所需的光电离率的一个因素~2。当在（少数）可用的视线上取平均时，有效光学深度在z = 2.8附近表现出不连续性，但测量不确定性相当大。这一特征转化为光电离率的跳跃，如果类星体的发射率在有效衰减长度上平稳地演变，可能标志着氦再电离时代的到来。然后，我们计算各种简单的氦再电离模型，其中测得的类星体光度函数和衰减长度，以及不断变化的氦III分数，输入的有效光学深度的演变。再电离在红移z ~ 2.7附近结束的模型与数据最一致，尽管由于数据的稀疏性，约束并不强。
2009-06-22 astro-ph.CO
Large-Scale Fluctuations in the HeII Lyman-alpha Forest and HeII Reionization
我们研究大规模的波动，在地狱莱曼α森林传输期间和之后，地狱再电离。我们使用一个简单的蒙特卡罗模型分布类星体在一个大的体积和计算产生的辐射场沿一维串。与以前的研究一致，我们发现，这些来源的稀有性诱导秩序统一波动的平均光学深度再电离后，即使是在大部分（~10-100 Mpc跨越）平均。我们将我们的模型与现有的数据进行比较，沿着五条HeII Lyman-alpha森林视线，跨越z~2-3.2。我们的模型中包含的大的宇宙方差合理地解释了z<2.5时观察到的许多波动。但是我们的模型不能适应在z~2.7-2.9观测到的~30 Mpc尺度上的大波动，并且在z>2.9处测量到的光学深度（τ>4）很难用平滑演变的平均辐射场来解释。为了更好地理解这些数据，我们构建了一个HeII再电离的玩具模型，在这个模型中，我们假设在再电离后宇宙中辐射场最小的区域（或离强电离源最远的区域）在再电离过程中是完全黑暗的。观测到的涨落更适合这个模型，因此我们认为，根据目前的数据，HeII再电离直到z<2.9才完成。
2009-10-27 astro-ph.CO
HST/COS Observations of the Quasar Q0302-003: Probing the He II Reionization Epoch and QSO Proximity Effects
Q 0302 -003（$z=3.2860 \pm 0.0005$）是发现的第一个显示He II Gunn-Peterson槽的类星体，这是$z=3.2860 \pm 0.0005$不完全氦再电离的标志。我们提出了它的HST/宇宙起源光谱仪远紫外中分辨率光谱，它解决了许多光谱特征的第一次，允许研究类星体本身，星系际介质，类星体邻近效应。Q 0302 -003有一个比先前声称的更硬的固有极端紫外光谱指数，这是从光谱的直接拟合（产生$α_ν = -0.8$）和类星体的视线接近区的氦-氢离子比确定的。沿着这条视线的星系际吸收表明，除了由于本地源引起的电离之外，氦冈恩-彼得森槽在$2.87 < z < 3.20$范围内大部分是黑色的，这表明氦的再电离在这些红移处还没有完成。然而，我们尝试性地报告了在低密度区域时在高红移槽中检测到非零通量，但在高密度区域为零通量。这限制了He II分数为几个百分比，表明氦再电离已经通过$z \sim 3.1$取得了实质性进展。冈恩-彼得森海槽恢复到$z < 2.87$的He II Ly $α$森林。我们证实了一个传输功能，由于电离区周围的$z = 3.05$类星体只是离开视线，并解决了功能的第一次。我们发现了一个类似的特征，可能是由距离视线更远的一个发光的$z = 3.23$类星体引起的，这表明这个类星体已经发光超过3400万年。
2014-02-13 astro-ph.CO
The imprint of inhomogeneous HeII reionization on the HI and HeII Ly-alpha forest
我们使用一组AMR流体动力学模拟后处理的辐射传输代码RADAMESH研究如何不均匀的HeII再电离影响星系际介质（IGM）。我们传播辐射的活动星系核（AGN）考虑两种方案的时间演化的电离源。我们发现，HeII再电离发生在一个非常不均匀的方式，通过生产分离良好的气泡的电离相，随后渗滤。总的来说，再电离过程在时间上是延长的，并持续一个红移间隔Δ z>1。在固定的气体密度，温度分布是双峰的早期阶段的HeII再电离和不能描述一个简单的有效的状态方程。当氦II再电离完成时，IGM的特征在于具有指数γ ~1.20的多方状态方程。这种关系明显比再电离过程开始时（γ =1.56）更平坦，并且在平均值周围呈现出更宽的分散度。我们从模拟中提取HI和HeII Ly-alpha吸收光谱，并将Voigt轮廓拟合到它们。我们发现，氦被双重电离的区域的特征在于由不同的概率密度函数的曲率和多普勒b参数的HI Ly-alpha森林的双峰温度分布的结果在早期阶段的HeII再电离。HeII和HI的柱密度比显示出很强的空间变异性。它的概率密度函数随时间迅速演变，反映了由于活动星系核的贡献，电离辐射更难的体积分数的增加。最后，我们表明，每单位红移的通量传输窗口的数密度和HeII光谱中的暗间隙的平均大小有可能区分不同的再电离方案。（节略）
2013-09-11 astro-ph.CO
Cosmological probes of helium reionization
本研究提出联合宇宙红外背景、高红移星系与CMB数据，通过运动学苏尼亚耶夫-泽尔多维奇层析成像探测氦再电离时期，预计未来结合多设备数据可达8-10σ探测显著性，助力理解早期天体物理过程。
2023-08-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the era of helium reionization using fast radio bursts
大约十年前快速射电暴（FRB）的发现为探测星系际介质（IGM）的电离历史开辟了新的可能性。在本文中，我们研究使用FRB跟踪时代的HeII再电离，使用模拟其色散措施。我们的模型色散测量贡献银河系，IGM（均匀和不均匀）和一个可能的宿主星系的红移和恒星形成率的函数。我们估计的FRB的数量需要区分的宇宙模型中，氦再电离发生在z = 3的模型中，它发生在z = 6，使用2样本Kolmogorov-Smirnoff测试。我们发现，如果IGM是均匀的，则需要>1100个FRB，并且在非均匀模型中，FRB脉冲穿过星系晕适度地增加FRB的数量，达到>1600个。我们还发现，为了区分在z = 3或z = 3.5处发生的再电离，在3 < z < 5的范围内需要约5700个FRB。
2019-02-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
Analytical Models of the Intergalactic Medium and Reionization
再电离是宇宙中的氢（和氦）被来自第一光源的辐射电离的过程。从理论上讲，再电离的重要性在于它与第一宇宙结构的形成密切相关，因此在模拟这一过程方面付出了相当大的努力。我们给出了一个教学概述不同的分析方法用于建模再电离。我们还讨论了不同的意见有关的再电离，并展示了如何使用它们来约束再电离的历史。
2009-04-29 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
Helium reionization and the thermal proximity effect
本文研究了类星体（QSO）等硬辐射源周围星系际介质对氦再电离的响应。我们使用辐射转移（RT）耦合到粒子网格（PM）N体代码模型的再电离。中性氢和氦最初被星暴光谱电离，然后逐渐演化为幂律光谱（fnu ~ nu^（-0.5））。多次模拟进行了不同的时间的发病和优势的硬光谱，发病红移范围从z = 3.5至5.5。源被放置在一个高密度区域，以模拟预期的当地环境的类星体。模拟与源放置在一个低密度的环境中，也作为控制的情况下，探索周围的IGM的属性的环境的作用。我们发现，在这两种情况下，IGM的HeIII区域内产生的温度超过IGM的温度之前，充分氦再电离，导致在“热邻近效应”，但在HeIII区域的温度增加系统与距离的来源。随着时间的推移，温度随着沿相邻视线的碰撞参量的函数的减小的扩散而松弛，尽管该趋势继续持续直到z = 2。这样的趋势可以使用高分辨率、高信噪比光谱，使用介入金属吸收系统的宽度来检测。
2010-04-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Early and Extended Helium Reionization Over More Than 600 Million Years of Cosmic Time
利用哈勃空间望远镜（HST）的紫外光谱仪，测量了17个透射紫外线的类星体在2.3<z<3.5处He Ⅱ Lyα吸收的有效光学深度τ $_\mathsf{eff,HeII}$。中位τ $_\mathsf{eff,HeII}$值从z=2.7时的1.95逐渐增加至z=3.4时的5.17，但具有较强的视线间方差。z>3的星系际介质（IGM）的许多$\simeq$ 35共动Mpc区仍然是透射的（τ $_\mathsf{eff,HeII}$ <4），并且随着红移的逐渐变化趋势似乎与完全再电离的IGM的密度演化一致。这些适度的光学深度意味着x $_\mathsf{HeII}$ <0.01的平均HeII分数，以及在z $\simeq$ 3.4时，HeII电离光子的平均自由程为$\simeq$ 50 Mpc，因此需要宇宙中大量的氦在早期已经被双重电离;这与目前由发光类星体驱动的HeII再电离模型相冲突。沿着10条视线，我们测量了同时期的HI Lyα有效光学深度，使我们能够研究在z $\sim$ 3处τ $_\mathsf{eff,HeII}$的密度依赖性。我们建立了τ $_\mathsf{eff,HeII}$对增加τ $_\mathsf{eff,HI}$的依赖性明显比从HeII中再电离的IGM的简单模型中预期的要浅。这就要求在不处于光电离平衡的过密区或欠密区有较高的HeII光电离率。此外，在所有$τ…
2016-06-01 astro-ph.CO
HST Spectral Observations near the He II Ly-alpha Break: Implications for He II Reionization
能够研究IGM He II的类星体非常罕见，因为它们必须沿着没有大量氢吸收的视线处于高红移，但最近的工作显着扩大了已知的此类类星体的数量。我们分析了24个来自HST的高红移（z=3.1-3.9）低分辨率He II类星体的光谱，发现它们的He II Gunn-Peterson槽表明排除了非常早和非常晚的再电离模型，支持z~3的再电离红移。虽然数据的质量是不足以揭示细节，如预期的红移演变的氦不透明度，我们得到的第一个合奏措施的氦不透明度在高红移平均在许多视线：τ =4.90在z~3.3。我们还发现，从He II再电离开始观察IGM红翼吸收是非常困难的，但取决于再电离的红移和电离区的大小，用当前一代的紫外光谱仪在某些物体中可能这样做。
2010-11-09 astro-ph.CO
HeII Ly$α$ Transmission Spikes and Absorption Troughs in Eight High-resolution Spectra Probing the End of HeII Reionization
利用哈勃太空望远镜上的宇宙起源摄谱仪获得的8个HeII透明类星体的存档高分辨率（$R=λ/Δλ\simeq 12,500$ - $18,000$）远紫外光谱，我们统计了HeII Lya透射尖峰和大尺度吸收谷。该样品覆盖了红移范围2.5<z<3.8，从而探测了在HeII再电离时期结束时快速演变的HeII吸收。测量到的槽的长度从z>3时的L>100cMpc急剧减小到z~2.7时的L~ 30 cMpc，表明在这些红移处HeII再电离的显著进展。此外，在z~2.9处检测到的L~ 65 cMpc槽长得出乎意料，表明紫外背景的波动尺度比现有模型预测的要大。通过将测量到的透射峰的入射率与根据（146 cMpc）^[3]光学薄Nyx流体动力学模拟的输出（采用不同的紫外背景模型）建立的前向模拟光谱的预测值进行比较，我们推断出了HeII光电离率$Γ_\mathrm{He\,II}(z)$的红移演化。光电离率随着红移的增加而降低，从z~2.6的$\simeq 4.6\times 10^{-15}\mathrm{\,s^{-1}}$到z~3.2的$\simeq 1.2 \times 10^{-15}\mathrm{\,s^{-1}}$，与以前从HeII有效光学深度的推断一致，并遵循当前波动的HeII电离背景模型的预期趋势。
2022-02-09 astro-ph.CO
A comparison of numerical methods for computing the reionization of intergalacitc hydrogen and helium by a central radiating source
我们比较数值方法求解的辐射转移方程的背景下，星系际气态氢和氦的光电离的中心辐射源。直接集成的辐射转移方程和使用光子包的解决方案进行检查，无论是解决方案的时间相关的辐射转移方程和无限光速近似。光子包计划被发现是更普遍的计算效率比直接集成方案。虽然所有的代码准确地描述了氢和氦的电离区的增长率，它示出了一个完全依赖于时间的方法，需要捕获的气体温度和电离结构在附近的区域的源时，电离前沿以接近光速的速度扩展。应用于再电离时期（EoR）的类恒星物体，与无限光速近似的解相比，高达$5\times10^4$ K的温差导致含时辐射转移方程的解出现近区。较小的温度差异被发现后，几乎完全光电离的气体中的氢已经电离和氦是单电离的氦。在远离源的温度和电离结构中发现的变化，其中气体主要是中性的，可能会影响21厘米EoR实验的一些预测。
2023-01-01 astro-ph.CO astro-ph.IM
Patchy Helium and Hydrogen Reionization from the Kinetic Sunyaev-Zel'dovich Effect and Galaxies
本研究拓展kSZ高阶统计量并提出其与星系巡天的新型交叉关联方法，经联合信息矩阵分析表明，下一代CMB和星系巡天可表征氢再电离的斑块形态并约束氦再电离的红移演化。
2025-06-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
New Evidence for Extended HeII Reionization at z>3.5 from HeII Lyman Alpha and Beta Transmission Spikes
利用哈勃太空望远镜（HST）上的宇宙起源光谱仪（COS）获得了两个最亮的HeII透明类星体HE 2 QSJ 2311 -1417（z=3.70）和HE 2 QSJ 1630 +0435（z=3.81）的高分辨率（R~ 14，000）光谱。在主要饱和的HeII吸收光谱中，两条视线都显示出HeII Ly $α$和HeII Ly $β$中几个孤立的分辨（半峰全宽>50 km/s）透射尖峰。这种尖峰的发生率随着红移的增加而减少，但两条视线都在z>3.5处显示出明显的尖峰，这表明在z>3.5的星系际介质（IGM）中存在完全电离的区域。我们采用一种自动化算法，将探测到的HeII透射尖峰的数量与模拟光谱的预测值进行比较，模拟光谱是由立方（100/h cMpc）^[3]光学薄Nyx流体动力学模拟的输出生成的，假设紫外背景光电离率$Γ_\mathrm{HeII}$的范围。从Ly $α$和Ly $β$传输尖峰的发生率，我们推断$Γ_\mathrm{HeII}=2.0^{+0.6}_{-0.5}\times 10^{-15}$和$^{-1}$的光电离率分别在3.51<z<3.66和$Γ_\mathrm{HeII}=0.9\pm0.3 \times 10^{-15}$和$^{-1}$在3.460<z<3.685时相似。由于透射尖峰表明沿两条视线z>3.5处的完全电离区域，我们的观测提供了进一步的证据，证明…
2021-03-11 astro-ph.CO
Cosmic Reionization after Planck: Could Quasars Do It All?
我们评估了一个晚期宇宙再电离模型，其中电离背景辐射完全来自高红移类星体和其他活动星系核。Planck合作组报道的汤姆逊散射的低光学深度将瞬时再电离的红移推低到z = 8.8 ^{+1.7}_{-1.4}，并且大大减少了在非常早期对显著的莱曼连续谱发射的需要。我们表明，如果最近的许多人口在z = 4 - 6的微弱活动星系核的主张得到支持，并在这些时代的高推断活动星系核共动发射率持续较高，z~10，红移，那么活动星系可能会驱动氢和氦的再电离，从正常的恒星形成星系的贡献很小。我们讨论了一个活动星系核占主导地位的情况下，满足一些观测约束：HI光电离率是相对平坦的范围内2 <z <5，氢得到完全再电离的z = 5.7，和集成的汤姆逊散射光学深度τ = 0.056，在协议的基础上的星系际介质（IGM）和宇宙微波背景（CMB）偏振的Lya不透明度的测量。该模型预测，氦在红移4之前被双重再电离，氦再电离的热输入在氢再电离后主导IGM的热平衡，z> 5的活动星系核提供了2keV的未分辨X射线背景的重要部分。单电离和双电离的氦对τ的贡献约为13%，当氢完全再电离时，HeIII的体积分数已经达到50%。
2015-10-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Forecasts for Helium Reionization Detection with Fast Radio Bursts in the Era of Square Kilometre Array
本文基于SKA第二阶段一年观测的百万级模拟快速射电暴数据，首次定量预测He II再电离探测信噪比可达32-50σ，红移不确定度约0.022-0.031，证明SKA时代FRB对约束He II再电离时期具有显著潜力。
2024-10-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Probing Helium Reionization Through the $^{3}\mathrm{He}^{+}$ Hyperfine Transition Line
Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU)（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Univ Lyon, Univ Lyon1, Ens de Lyon, CNRS, CRAL UMR5574（里昂大学）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学）
本研究利用$^{3}\mathrm{He}^{+}$超精细跃迁线作为探针，通过模拟生成3.5厘米亮温度图谱，揭示氦再电离过程，并探讨其功率谱演化及与AGN的互相关，为未来射电观测提供理论预测。
2026-09-17 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
AGN-driven helium reionization and the incidence of extended HeIII regions at redshift z>3
我们使用流体动力学模拟后处理的辐射传输代码RADAMESH来评估最近的索赔，低HeII不透明度观察z>3类星体光谱可能是不兼容的模型HeII再电离所观察到的人口活动星系核（AGN）。特别是，在我们以前的工作的基础上，我们考虑了早期的源的人口，并开始在红移z>=5的辐射传输计算。我们的模型忠实地再现发射率的光学选择AGN推断从测量其光度函数。我们发现HeII的再电离在红移（Δ z>=2）上有很大的扩展，并且具有很高的空间不均匀性。事实上，从模拟中提取的模拟光谱显示，在Δ z=0.04的块内，HeII有效光学深度的演变存在很大的变化。在高红移处可以发现低不透明度的区域（τ^{eff}_{HeII}<3），这与最近对紫外透射类星体的观测结果相一致。在目前观测到的最高红移（z~3.4）下，我们更新的模型预测的HeII有效光学深度比文献中以前的模拟要低得多，缓解了与当前数据的大部分紧张关系，然而，仍然存在于（高斯）1σ至2σ水平。鉴于观测到的视线数量非常少，我们的分析表明，目前的数据不能排除一个纯粹的活动星系核驱动的情况下，具有很高的统计意义。
2014-10-23 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
Cosmic reionization after Planck II: contribution from quasars
根据最近普朗克对电子散射光学深度的向下修正，以及在$z > 4$发现的微弱活动星系核，我们重新评估了类星体对宇宙再电离的实际贡献。为此，我们扩展了以前基于MCMC的数据约束半解析再电离模型，研究了类星体在全球再电离历史中的作用。我们发现，类星体只有在高红移下具有非常高的活动星系核发射率的模型才能单独反射宇宙。这些模型仍然允许最近的CMB数据和大多数有关HI再电离的观察。然而，他们预测了一个扩展的和早期的HeII再电离结束在$z\gtrsim4$和一个更慢的演变，在平均HeII Ly- $α$森林不透明度比实际观测表明。因此，当我们进一步限制我们的模型对地狱Ly-$α$森林数据，这种活动星系核主导的情况下，被发现在2- $σ$限制明确排除。这些数据似乎有利于一个标准的两个组成部分的图片，类星体的贡献变得可以忽略不计，在$z\gtrsim6$和非零逃逸分数的$\sim10\%$需要从早期星系。对于这些模型，平均中性氢分数从$z=10.0$时的$\sim0.8$降低到$z=6.2$时的$\sim10^{-4}$，氦在更晚的时间$z\sim3$变为双电离。我们发现，这些模型是以及在很好的协议与所观察到的IGM的热演化，而不是具有非常高的活动星系核发射率的模型。
2017-09-23 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
Cosmological recombination: feedback of helium photons and its effect on the recombination spectrum
在本文中，我们考虑的再处理的高频光子发射的HeII和HeI的宇宙重组时期的HeI和HI。我们证明，与忽略所有反馈过程的计算相比，与早期宇宙中氦的存在有关的宇宙学复合光子的数量可以增加约40%-70%。我们的计算意味着每个氦核可以产生3-6个额外的光子。因此，在宇宙复合过程中总共会发射出约12-14个与氦相关的光子。这是对宇宙复合谱的重要补充，将来可能会使使用CMB能谱的差分测量来确定氦的原始丰度变得稍微容易一些。此外，由于这些光子是高红移反馈过程的唯一见证者，原则上观察它们提供了一种检查我们对复合物理学理解的方法。在这里最有趣的是，反馈的HeII光子的HeI导致出现几个额外的，而狭窄的光谱特征在低频的HeI复合光谱。因此，在宇宙微波背景辐射光谱中，由于宇宙学复合而导致的氦相关特征在某些特定频率上的特征可以超过~17%的平均水平好几倍。我们发现，特别是nu ~ 10 GHz，~ 35 GHz，~ 80 GHz和~ 200 GHz附近的频带似乎受到强烈的影响。此外，我们还计算了宇宙学电离历史的变化，发现只有原初HeI光子对HeII-->HeI复合动力学的反馈有影响，在z~2300处产生DN_e/N_e ~+ 0.17%的变化。这个结果似乎比这个过程的早期计算中得到的结果小2-3倍（删节）。
2009-09-12 astro-ph.CO
The Effect of Fluctuations on the Helium-Ionizing Background
解释He II再电离时期后的He II Lyα吸收谱需要了解He II电离背景。虽然过去的工作模拟了平均背景的演化，但标准的宇宙学辐射转移技术假设辐射场是均匀的，尽管占主导地位的（罕见的）明亮类星体具有离散的性质。我们实现了一个宇宙学的辐射转移模型，其中包括最新的约束的电离光谱和光度函数的类星体和IGM吸收体的分布。我们还估计，第一次，波动对不断变化的连续不透明度的影响，在两种方式：通过将电离背景振幅的完整分布到标准的方法，并明确对待类星体离散-但孤立-源。我们的模型的结果，在He II电离率，随着红移急剧演变，增加了一个因素~2从z=3.0到z=2.5。这导致了He II Lyα平均光学深度的快速演化--正如最近观察到的--而没有引起He II的再电离。观察到的行为可能是由于电离光子的平均自由程的快速演变，因为在较高的H I柱密度吸收体中的氦变得完全电离。
2013-10-07 astro-ph.CO
The effect of helium reionization on the Lyman-alpha forest hydrogen flux statistics
本文通过QSO族群与HeIII区域的Monte Carlo模拟，研究氦再电离对高红移莱曼α森林氢通量统计的影响，发现X射线选择的更多QSO可解释宽光深分布并改善通量自相关。
2024-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
A New Approach for Constraining Large-Scale Temperature Fluctuations in the Intergalactic Medium
本研究利用XQ-100中71条类星体光谱的Lyman-α森林有效光深分布并结合流体动力学模拟，约束IGM大尺度温度涨落，在z=3.76得到迄今最严格上限。
2025-01-09 astro-ph.CO
The Goldilocks problem of the quasar contribution to reionization
在$z \gtrsim 4$上意外地发现了大量微弱的候选类星体（QSO），这促使Madau和Haardt研究活动星系核在任何时候都占主导地位的光子预算的再电离情景。他们的分析研究表明，这一图象与星系际介质（IGM）中HI体积分数的演化和宇宙微波背景汤姆逊散射的光学厚度是一致的。我们采用了一套流体动力学模拟后处理的辐射转移代码，以进一步研究这样的再电离历史的属性。特别是，我们生成的合成吸收线光谱HI和HeII，我们与观测数据进行比较。虽然我们证实了上述分析结果，我们也发现，IGM温度和HeII光学深度的演变与目前的观测限制。然而，类星体占主导地位的情况下，提出了有吸引力的功能，它自然产生一个不均匀的IGM，从而产生一个扩展的尾巴在高值的HI有效光学深度的分布函数，与最近的观测。我们发现初步的证据表明，考虑一些类星体发射在红移$z \gtrsim 5$可以调和这样的观察与数值模拟，迄今未能再现这一功能。最后，我们表明，收集更多的氦吸收光谱在$z \gtrsim 3$和研究其独特的特点将是关键，以精确地限制类星体的贡献再电离。
2019-01-22 astro-ph.CO
Carbon ionization states and the cosmic far-UV background with HeII absorption
我们通过拟合观测到的碳离子在$z\sim 2\hbox{--}3$的丰度比与不同模型的背景辐射的预期，限制宇宙紫外背景辐射的光谱。我们使用最近计算的调制的背景辐射之间的3和4 Ryd由于星系际HeII的共振线吸收，并确定CIII的CIV预期在这些红移的比率，作为金属丰度，气体密度和温度的函数。我们对观测到的比率的分析表明，“延迟再电离”模型，假设在$z\sim3$的HeII的大部分，是不赞成的数据。我们的研究结果表明，氦II再电离是不均匀的，从最近的模拟预测一致。
2010-06-25 astro-ph.CO
On Modeling and Measuring the Temperature of the z~5 IGM
在高红移的低密度星系际介质（IGM）的温度是敏感的氢和HeII再电离的时间和性质，并可以从莱曼α森林吸收光谱测量。由于星系际气体在再电离过程中对加热的记忆会逐渐消失，因此需要尽可能接近再电离的测量。此外，在足够高的红移下测量IGM温度应该有助于隔离氢再电离的影响，因为HeII再电离开始较晚，在较低的红移下。受此启发，我们使用斑片状再电离的半数值模型来模拟z>5时的IGM温度。我们构建模拟莱曼α森林光谱从这些模型，并考虑其可观察到的影响。我们发现，在莱曼α森林的小尺度结构是敏感的IGM的温度，即使在红移的森林中的平均吸收高达90%。我们预测的精度在z~5 IGM温度可以测量使用现有的高分辨率类星体光谱的样本，并发现有趣的限制是可能的。例如，一个早期的再电离模型，其中再电离在z~10结束，应该是可区分的-在高统计显著性-从一个较低的红移模型，其中再电离在z~6完成。我们讨论改进我们的建模，可能需要强大的解释未来的测量。
2014-03-25 astro-ph.CO
Introducing the Lumina project: large-volume radiation-hydrodynamic simulations of the epochs of hydrogen and helium reionization
The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）；Massachusetts Institute of Technology, Kavli Institute for Astrophysics and Space Research（麻省理工学院，卡弗里天体物理与空间研究所）；Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系）；York University（约克大学）；Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理研究所）
Lumina项目通过大规模辐射-流体模拟研究氢和氦再电离过程，揭示了星系和活动星系核共同驱动再电离的机制，预测了晚期恒星驱动的氢再电离和AGN驱动的氦II再电离。
2026-08-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
He II Lyβ Gunn-Peterson Absorption: New HST Observations, and Theoretical Expectations
He Ⅱ Lyα Gunn-Peterson槽的观测已被证明是对z~3处氦再电离时代的一个有价值的探测。由于这个光学深度可以变得不可测量的大，即使是适度的He II分数，已经提出了各种替代技术来推动更高的红移，其中最有希望的是寻找高阶莱曼系列槽。我们在这里报告了He II Lyβ谷的四个新观测结果，包括先前Lyβ观测的唯一视线的新数据。然而，有效光学深度比τ_eff，β/τ_eff，α并不是简单地用（f_β λ_β）/（f_α λ_α）=0.16来预测的，我们分析了宇宙学模拟，发现氦在z~3处的正确比值约为0.35。在一种情况下，我们推断τ_eff，α > 8.8，这是氦在z=3.2- 3.5时没有完全再电离的有力证据，与以前的测量结果一致，表明再电离的完成较晚。
2011-08-24 astro-ph.CO
Probing reionization using quasar near-zones at redshift z ~ 6
利用流体动力学模拟和辐射转移程序，研究了$z\sim 6$类星体在其近区产生的星系际介质（IGM）中的附加加热效应。如果氦在HeII中占主导地位，IGM有效状态方程的归一化（$T_0$）和斜率（$γ$）都会被类星体的过度电离所修改。使用现有的限制$T_0$在$z\sim6$，我们讨论了HI和HeII再电离的性质和时代的影响。我们研究了HeIII区域的范围与类星体年龄的函数关系，并表明，对于$z \sim 6$类星体的典型推断年龄（即$\sim 10^8$年），它延伸到HI邻近区域的80%。对于这些长寿命，即使使用来自邻近区域的所有HI线，也可以检测到加热效应。使用通量和曲率概率分布函数（PDF），我们研究了作为IGM中初始物理条件的函数的加热效应的统计可探测性。对于目前的样本量，宇宙方差占主导地位的通量PDF。曲率统计更适合于捕捉宇宙方差之外的加热效应，即使样本量是目前可用的一半。
2014-07-16 astro-ph.CO
The Thermal Proximity Effect: A New Probe of He II Reionization History and the Quasar Lifetime
尽管经过几十年的努力，He II再电离的时间和持续时间，以及它的形态和被认为驱动它的类星体的性质，仍然没有得到很好的限制。本文提出了一种利用热邻近效应研究He II再电离和类星体的新方法--类星体硬辐射使He二次电离时，类星体周围星系际介质的光电加热。我们后处理的SPH模拟与一维辐射计算，并研究如何热邻近效应取决于单电离氦，$x_{\rm HeII,0}$，这在IGM类星体打开之前，占主导地位的量，和特征寿命$t_{\rm Q}$的类星体发光。我们发现类星体环境中温度升高的幅度取决于$x_{\rm HeII,0}$，对于初始单电离IGM（$x_{\rm HeII,0} = 1.0$），其特征值为$ΔT \simeq 10^4\,{\rm K}$，而热邻近区的大小对类星体寿命$t_{\rm Q}$敏感，对于发光$t_{\rm Q}=10^8$ yr的发光类星体，其典型大小为~100 cMpc。这种温度升高表现为类星体附近的H I吸收线的热加宽的变化。我们介绍了一种新的方法的基础上测量的Ly $α$森林功率谱的距离类星体的函数，并进行贝叶斯MCMC分析，证明热邻近效应应该很容易检测。对于z~4的50个类星体的模拟数据集，我们预测可以测量$x_{\rm HeII,0}$到$\approx 0.04$的精度，和$t_{\rm Q}$到$\approx 0.1$ dex的精度。通过将我们的方…
2017-03-27 astro-ph.CO
Clumping factors of HII, HeII and HeIII
估算一个区域的星系际介质电离水平需要对宇宙中较大代表体积的再电离过程进行适当的处理。的聚集因子，一个参数，占未解决的，小规模的结构的重组的效果，帮助实现所需的精度，即使在低空间分辨率的模拟再电离的历史。在本文中，我们研究了第一次红移的演变不同的电离物种的H和He在一个小的，但非常高分辨率的再电离过程的模拟。我们调查的价值和红移演化的聚团因子对它们的定义，电离水平的气体，网格分辨率，盒子大小和平均无量纲密度的模拟。
2014-07-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measuring photo-ionization rate and mean free path of HeII ionizing photons at $2.5 \leq z \leq 3.6$: Evidence for late and rapid HeII reionization Part-II
该研究测量了红移$2<z<4$内HeII电离光子的光致电离率、平均自由程等参数，发现其显著演化，支持HeII再电离在$z\u223c2.74$前未完成且较晚快速发生的情景，与星系/类星体巡天及IGM热参数测量结果一致。
2025-09-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of Helium II resonant absorption on the UVB modeled in three dimensions
本文在三维宇宙学模拟中研究 He II 共振吸收对紫外背景的影响，发现其在 3.5–4 Ryd 处使 UVB 减弱约 3 dex，并揭示过密区再电离更早开始，同时修正了 C IV 质量密度。
2024-03-29 astro-ph.CO
Probing High-Column Outflows in BALQSOs Using Metastable Helium
外流被认为是无处不在的，在活动星系中具有根本的重要性。尽管它们的重要性，流出的关键物理性质仍然不受约束，这严重限制了研究的加速过程。由于大多数线都是饱和的，因此特别难以约束列密度。然而，可以使用预期在气体中相对稀少的离子来测量柱密度，因为它们最不可能饱和。磷，特别是1118和1128 A处的PV双峰，由于其丰度低，通常被认为是高柱密度的有用探针。我们发现，亚稳中性氦三重态是BALQSO中高柱密度的一个同样有价值的探针。它的显著优点是可以在红外（HeI*10830）和光学（HeI*3889）波段从地面观测到低红移（z<1.2）物体。我们报告的第一个发现的HeI*10830 BALQSO FBQS J1151+3822，并讨论从光学和IR HeI* 线获得的列密度的约束。此外，揭示MgII和FeII吸收的新观察提供了进一步的限制，HeI*，MgII和FeII的Cloudy建模表明LoBALs和FeLoBALs之间的差异是沿视线的柱密度。
2012-03-29 astro-ph.CO
Spatial Correlations in the Helium-Ionizing Background
当类星体在z~3处包围星系际He Ⅱ后，在He Ⅱ电离边缘上方形成一个大的辐射场.与负责HI电离的背景不同，这个场应该是高度可变的，这要归功于明亮的类星体的稀缺性和这些高能光子相对较短的衰减长度（~50 Mpc）。最近对HeII和HI莱曼α森林的观测表明，这种背景确实变化很大，在小至~2 Mpc的尺度上有很大的波动。在这里，我们表明，这样的空间波动尺度是自然预期在任何模型中，其中的源是罕见的明亮的类星体，只要衰减长度是相对较小的。对于最合理的物理场景，相关长度本身与衰减长度（~10 Mpc）相当，但我们发现所有尺度上的数量级波动小于~6 Mpc。此外，沿HeII和HI莱曼α森林探测的一维串的混叠夸大了这些变化，因此在小于~20 Mpc的所有尺度上都应该观察到数量级波动。因此，至少在目前的数据水平上，不需要用复杂的辐射转移来解释观测到的波动。
2009-01-16 astro-ph.CO
Hubble/COS Observations of the Quasar HE 2347-4342: Probing the Epoch of He II Patchy Reionization at Redshifts z = 2.4-2.9
本文报道了用哈勃太空望远镜（HST）宇宙起源摄谱仪（COS）拍摄的高红移（z_em = 2.9）类星体HE 2347-4342的紫外光谱。G130 M（中等分辨率，1135-1440 A）和G140 L（低分辨率，1030-2000 A）光栅中的光谱在He II的303.78 A（Ly-alpha）线中在z = 2.39-2.87（G140 L）和z = 2.74-2.90（G130 M）之间表现出斑片状的耿-彼得森吸收。与COS，我们得到更好的光谱分辨率，更高的S/N，和更好地确定背景比以前的研究，与丰度分数x_HeII = 0.01的宇宙网丝的敏感性。COS的He II光学深度高于远紫外光谱探测器（FUSE），范围从tau_HeII < 0.02 to tau_HeII >5，平均光学深度恢复缓慢，在z < 2.7时tau < 2。He II/H I光学深度比在Delta z < 0.01的尺度上变化（2.4 < z < 2.73时eta = 10-100，2.75 < z < 2.89时eta = 5-500）（在z = 2.8时，共动径向距离为10.8 Mpc），在1135-1186 A之间有许多通量传输窗口。He II吸收区的能量范围为1186.26 A（z = 2.905），包括z_abs ~ z_QSO的吸收区和He II边缘…
2010-08-17 astro-ph.CO
A consistent and robust measurement of the thermal state of the IGM at $2 \leq z \leq 4$ from a large sample of Ly$α$ forest spectra: Evidence for late and rapid HeII reionization
我们用103个高分辨率、高信噪比的Ly $α$森林光谱样本，用四种不同的通量分布统计量，在红移范围$2 \leq z \leq 4$内的十个红移仓中，计算了星系际介质的热态。我们的测量是用模拟光谱校准的，这些模拟光谱来自于用我们的热IGM演化代码CITE后处理的一套大型流体动力学模拟，对预期温度-密度关系的振幅和斜率进行精细采样。从我们的测量的通量功率谱，多普勒参数分布，以及小波和曲率统计推断的热参数同意在各自的误差范围内，都清楚地显示了温度的峰值和最小的斜率的温度密度关系预期从HeII再电离。结合我们从不同通量统计的测量，给出了平均密度下峰值温度的$T_0=(14750 \pm 1322)$ K和相应的最小斜率$γ= 1.225 \pm 0.120$。温度演变的峰值出现在$z \approx 3$，与先前的测量结果一致，该测量结果表明存在这样的峰值，尽管具有较大的分散。使用CITE，我们还计算了五个广泛使用的（空间均匀）UV背景模型预测的IGM的热状态。相当快速的热演化推断我们的测量是很好地再现的两个模型，如果我们假设（物理上动机良好）的非平衡演化与光加热速率，减少了一个温和的因素$\sim 0.7-0.8$。其他三个模型预测HeII的再电离时间更长，温度峰值比我们的测量结果更早和更高。
2021-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Ten More New Sightlines for the Study of Intergalactic Helium, and Hundreds of Far-UV-Bright Quasars, from SDSS, GALEX, and HST
沿类星体视线的吸收仍然是在大部分星系际介质（IGM）中HeII再电离的最敏感的直接措施之一。直到最近，只有不到六个适合于HeII Gunn-Peterson测试的未被遮蔽的类星体视线被发现;虽然这些少数人表现出很大的希望，但小样本量限制了宇宙学推断的信心。我们最近又增加了9个这样的干净的HeII类星体，利用SDSS类星体样本，GALEX的宽带紫外成像和HST的高产紫外光谱确认。在这里，我们通过将SDSS DR 7和GALEX GR 4 +5交叉关联到目录428个SDSS和165个z>2.78的其他类星体来显着扩展这种方法，这些类星体可能（~70%）有GALEX检测，这表明它们在远紫外线下是明亮的。侦察HST周期16补充棱镜数据为29个这些新的类星体GALEX匹配光谱确认17确实远紫外明亮。这些确认中至少有10个具有清晰的视线，一直到HeII莱曼α，大大增加了已知的干净HeII类星体的数量，并重申了我们的选择技术的数量级提高了效率。将这个项目和我们过去的项目的确认结合起来，产生了二十多个HeII类星体，使样本增加了五倍。这些提供了实质性的进展，朝向样本的HeII类星体的视线足够大，并跨越足够的红移范围，使统计IGM研究，可能会避免个别对象的特殊性和视线的变化。我们扩展的数百个高可能性远紫外亮类星体的目录也将有助于理解类星体本身的极端紫外特性。
2009-09-22 astro-ph.CO
