Detecting the signature of helium reionization through 3HeII 3.46cm line-intensity mapping
Heidelberg University（海德堡大学）；Universität Bonn, Argelander-Institut für Astronomie（波恩大学阿根兰德天文学研究所）；SISSA, International School for Advanced Studies（国际高等研究院）；Università di Trieste（的里雅斯特大学）；IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学 Kavli 宇宙粒子与天体物理学研究所）；Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM（艾克斯-马赛大学）；INAF – Astronomical Observatory of Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）
研究通过3.46厘米线强度测绘探测氦再电离特征，评估其在不同射电巡天中的可探测性及对再电离时间的约束能力。
2025-11-21 astro-ph.CO
Semi-numeric simulations of helium reionization and the fluctuating radiation background
最近He II Lyman-alpha森林观测从2.0 < z < 3.2 show large fluctuations in the optical depth at z >2.7。这些结果指出，波动的氦电离背景，这可能是由于结束氦再电离的这个时代。我们提出了一个快速的，半数值的过程来近似详细的宇宙学模拟。我们计算的暗物质晕的分布，氦的电离态，和密度场在z = 3与最近的模拟广泛的协议。鉴于我们的速度和灵活性，我们调查了一系列电离源和活跃的类星体处方。跨越一个大面积的参数空间，我们发现订单的数量级波动的He II电离率在后再电离制度。在再电离过程中，波动甚至更强，并开发一个双峰分布，与半解析模型和氢当量。这些分布表明，即使在显着的He II分数的低水平电离背景。
2013-06-05 astro-ph.CO
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
Cosmic reionization of hydrogen and helium: contribution from both mini-quasars and stars
在$z>6$对高红移星系的观测表明，它们的电离辐射率不能完全反射$z\sim 6$的宇宙。无论是从这些星系的电离光子逃逸分数高或大量的微弱的星系低于检测限的人口是必需的。然而，这些要求与目前的意见有些矛盾。在这项工作中，我们探索了小型类星体和恒星对宇宙氢和氦再电离的共同贡献。我们的模型与以下结果基本一致：（1）观测星系电离光子的低逃逸率，（2）WMAP-7测量的宇宙微波背景光（CMB）光学厚度，（3）分别在$z\approx 6$和$z\approx 3$的氢和氦再电离末端的红移。在这种情况下，既不需要极高的逃逸分数，也不需要大量的暗星系。在我们最乐观的模型中，超过$\sim20\%$的宇宙氦被$z\sim6$再电离，并且宇宙氦的电离分数迅速攀升到超过$z\sim5$的$50\%$。这些结果可能意味着，更好地测量氦的再电离，特别是在高红移下，可能有助于限制早期宇宙中中等质量黑洞（IMBHs）的生长，这将为超大质量黑洞（SMBHs）的形成提供一些线索。
2015-05-15 astro-ph.CO
Impact of Sommerfeld enhancement on helium reionization via WIMP dark matter
暗物质湮灭会对宇宙中的许多天体物理过程产生强烈的影响。在索默菲尔德增强的湮没截面的情况下，湮没率在后期增强，从而增强了潜在的湮没特征。在这里，我们计算的夏季增强湮灭签名的时代，氦再电离，时代，氦成为完全电离，由于高能光子。当考虑从CMB注入的能量的上限，我们发现，由此产生的丰富的He $^{++}$成为独立的暗物质粒子质量。因此，与标准场景相比，所得到的增强高出1-2个数量级。对于符合CMB约束的实际情况，氦再电离的历元没有明显的变化，它是在红移$3$和$4$之间完成的。虽然很难将暗物质湮灭与天体物理学贡献（活动星系核）分开，但使用大型强子对撞机（LHC）对暗物质粒子及其相互作用的潜在探测将使人们能够量化暗物质的贡献。
2018-02-15 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
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
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
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
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
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 need for obscured supermassive black hole growth to explain quasar proximity zones in the epoch of reionization
高红移类星体的邻近区是超大质量黑洞形成的独特探针，但同时解释邻近区的大小和黑洞质量已被证明是具有挑战性的。我们研究的鲁棒性的一些假设，通常是推断类星体的寿命从邻近区的大小。我们发现，小的邻近区域可以很容易地解释类星体的亮度变化与短占空比的$f_\mathrm{duty}\sim 0.1$和短明亮的周期$t_\mathrm{on}\sim 10^4$年，即使是长寿命。我们进一步表明，调和这与黑洞质量估计需要黑洞继续增长和吸积在其模糊的阶段。因此，$\gtrsim$ 0.7或更高的遮蔽分数与低红移测量和黑洞吸积模型一致。这样短的占空比和长的模糊相位也与大的邻近区的观察结果一致，从而为所有大小的邻近区提供了简单、统一的模型。我们的模拟的大动态范围，其校准的莱曼- $α$森林，使我们能够调查的大规模拓扑结构的再电离和类星体的主机晕质量邻近区的影响。我们发现，不完全再电离可以阻碍邻近区的增长，使它们缩小30%，但类星体宿主晕质量只影响邻近区微弱和间接。我们的工作表明，高红移邻近区可以成为研究类星体变率和黑洞生长的有效工具。
2023-03-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The HeI 584 A Forest as a Diagnostic of Helium Reionization
我们讨论了使用HeI 584 A森林探测和研究HeII再电离的潜力。在星系间的HeII区域，预计会有显著的584 A吸收，而在HeIII区域的低密度气体中应该没有可检测到的吸收。与He II Ly-alpha吸收（最近研究的主题）不同，使用这种跃迁来研究He II再电离的困难不是饱和，而是吸收很弱。这种跃迁的冈恩-彼得森光学厚度为τ ~ 0.1 x_{HeII} Δ ^2 [（1+z）/5]^{9/2}，其中x_{HeII}是氦在HeII中的分数，Δ是以宇宙平均值为单位的密度。此外，HeI 584 A吸收被较低的红移HI Ly-alpha吸收污染，具有可比的通量衰减。我们估计了从低密度气体（Delta ~ 1）中确定性检测红移HeI吸收的要求，这将表明HeII再电离正在发生。我们发现，这一目标可以实现（使用同时期的HI Ly-alpha吸收来掩盖密集区域和互相关），光谱分辨率为10^4，每个分辨率元素的信噪比约为10。利用哈勃太空望远镜上的宇宙起源摄谱仪，在几个已知的z ~ 3.5类星体的视线上，这样的规格可能是可以实现的。我们还讨论了如何HeI吸收可以用来测量的硬度以上的电离背景13.6 eV。
2010-09-24 astro-ph.CO
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
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 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
Constraints on X-ray Emissions from the Reionization Era
我们研究软X射线发射的再电离时代的限制。一般认为，宇宙是被来自大质量恒星的紫外光子再电离的。然而，有人认为，与这些恒星的死亡有关的X射线光子通过几个通道对总电离的贡献约为10%。宇宙学再电离的一个重要组成部分是由X射线来源的参数空间是有限的几个观测。我们重新审视了未解决的软X射线背景约束，并表明它显着限制了几个潜在来源的再电离的贡献：X射线从X射线双星，从康普顿散射超新星加速电子，并从湮灭的暗物质粒子。我们从（1）金属吸收线的z~3测量，（2）氦再电离在z~3结束的共识，（3）星系际介质热历史的测量，讨论了高红移X射线产生的额外限制。我们发现z~3金属线的观测几乎不允许非标准源的额外同时代X射线发射。此外，我们还发现氦的后期再电离使得在z> 6时很难用单一源群（如类星体）来取代氢，并且它可能需要电离辐射的光谱随着红移的增加而软化。然而，很难从星系际温度的历史来约束X射线对再电离的贡献。我们发现，气体被加热到的温度范围比再电离时通常假设的温度范围要窄，为2-3 × 10^4 K。
2012-08-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
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
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
Implications of $z \sim 6$ Quasar Proximity Zones for the Epoch of Reionization and Quasar Lifetimes
我们研究类星体邻近区的红移范围$5.77 \leq z \leq 6.54$均匀分析$34$中等分辨率的光谱，包括档案和新获得的数据，并利用最近更新的系统红移和星等测量。而以前的研究发现强烈的邻近区的大小与红移的演变，并认为这提供了一个快速发展的星系际介质（IGM）中性分数在再电离的证据，我们测量一个更浅的趋势$\propto(1+z)^{-1.44}$。我们比较我们测得的邻近区域的大小预测后处理的一维辐射转移的流体动力学模拟，并发现良好的协议之间的观测和理论，无论周围IGM的电离状态。这种对IGM电离态的不敏感性以前已经被注意到，并且是由于这样一个事实，即邻近区大小的定义是平滑的类星体光谱在$10\%$通量透射水平以下的第一个下降，探测了来自类星体的电离辐射比预期的紫外电离背景大一个数量级的位置，该紫外电离背景设定了IGM的中性部分。我们的分析还发现了三个具有非常小的邻近区域的物体（其中两个具有$R_p < 1$适当的Mpc），这构成了观察到的分布的异常值，并且具有挑战性，难以用我们的辐射转移模拟来解释。我们认为它们的起源，如强吸收线系统与类星体或斑片状再电离的各种解释，但发现最引人注目的情况是，这些类星体一直闪耀$\lesssim 10^5$年。
2017-05-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
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
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
The Distribution and Evolution of Quasar Proximity Zone Sizes
在本文中，我们研究了类星体邻近区的大小与合成类星体的吸收光谱后处理的宇宙再电离计算机（CROC）模拟。CROC模拟具有相对较大的盒子尺寸和较高的空间分辨率，使我们能够解决莱曼极限系统，这对于模拟类星体吸收光谱至关重要。我们发现，在再电离之前，大多数类星体的邻近区大小稳定增长的$\sim 10$ Myr，而在再电离之后，他们迅速增长，但只有$\sim 0.1$ Myr。我们还发现随着开启红移的减小，$R_{\rm obs}$的增长也很缓慢。此外，我们发现老类星体（$30$ Myr old）的$\sim 1-2\%$显示极小的邻近区尺寸（$<1$ proper Mpc），其中绝大多数是由于沿视线方向阻尼Ly $α$吸收体（DLA）或莱曼极限系统（LLS）的出现。这些DLA和LLS被金属污染，这提供了一种将它们与年轻类星体的正常邻近区区分开来的方法。
2021-03-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Signatures of Small-scale Structure of the Pre-reionization Intergalactic Medium in $z\gtrsim7$ Quasar Proximity Zones
本研究通过一维电离辐射转移后处理模拟，发现z≈7.5类星体近邻区的Lyα透射统计可在2σ水平区分再电离前星系际介质的冷暗物质、温暗物质及X射线加热模型，为探测早期宇宙小尺度结构提供新途径。
2023-12-11 astro-ph.CO
Energy dissipation of energetic electrons in the inhomogeneous intergalactic medium during the epoch of reionization
研究了宇宙再电离时期非均匀星系际介质中高能电子随时间的能量耗散。除了原子过程之外，我们还考虑了电子在漫画微波背景（CMB）光子上的逆康普顿（IC）散射，这是能量超过几MeV的电子的能量损失的主要通道。我们证明：（1）对IGM的影响既有局部的，（原子过程）和非局部（2）氢离子和氦离子电离的能量分布依赖于初始电子能量，（3）局域重子过密度显著影响能量在各通道中的分布;（4）在宇宙再电离时期，原子截面的相对论效应变得重要。我们将代码作为开源发布，供社区进一步修改。
2016-04-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
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
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
Robustness of direct measurements of the mean free path of ionizing photons in the epoch of reionization
本研究通过结合再电离宇宙学辐射转移模拟与类星体近邻区一维辐射转移计算，检验再电离时期电离光子平均自由程直接测量的偏差，证实z~6处测量结果对多种潜在偏差源具有鲁棒性。
2024-07-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Recovering Density Fields inside Quasar Proximity Zones at $z\sim 6$
探测$z\sim 6$的物质密度场非常具有挑战性。类星体光谱中的莱曼-α森林是研究低密度IGM的一种传统方法，它在较低的红移处工作得很成功。然而，在再电离结束时，剩余的中性氢通常会产生饱和吸收，从而丢失了许多关于气体密度的信息。幸运的是，在类星体邻近区，电离辐射异常强烈，因此产生了一个具有非零透射通量的大区域。在这项研究中，我们使用模拟的合成光谱来研究如何恢复类星体邻近区域内的密度波动。我们表明，在理想条件下，密度可以准确地恢复一个小的散射。我们还讨论了如何系统，如类星体连续拟合和再电离模型影响的结果。这项研究表明，通过分析类星体邻近区域内的吸收特征，我们可以潜在地限制类星体的属性和它们所处的环境。
2021-09-26 astro-ph.CO
The Characteristic Shape of Damping Wings During Reionization
本文利用CROC模拟研究再电离时期阻尼翼形状，发现其与体积加权中性分数紧密相关，可用于高精度约束再电离历史。
2023-07-10 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
Homogeneous measurements of proximity zone sizes for 59 quasars in the Epoch of Reionization
Leiden University（莱顿大学）；NSF NOIRLab（美国国家光学红外天文实验室）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（哈佛史密森尼天体物理中心）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究高红移类星体周围过电离区域尺寸，通过59个类星体样本分析其与星际介质的相互作用，发现区域尺寸与红移和光度相关，提出可能的解释。
2026-04-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Characteristics of He II Proximity Profiles
z~3类星体光谱中的邻近剖面是研究星系际介质的重要光谱特征之一，其通量向He Ⅱ Lya波长304（1+z）A的蓝方向扩展。基于24个He II类星体的HST光谱，我们发现它们中的大多数显示出邻近轮廓，对应于源的静止坐标系中的电离半径高达20 Mpc。与z~6类星体的H_i谱相比，He Ⅱ邻近效应更为显著，且在相当长的再电离周期内被观测到。He II邻近区的大小在较高的红移处减小，特别是在z > 3.3处。该趋势类似于H I的趋势，表明在z~4处开始He II再电离。对于类星体SDSS 1253 +6817（z=3.48），He II吸收谷显示出逐渐下降，并为模拟He II再电离提供了一个很好的案例。为了模拟这样一个广泛的轮廓，需要一个类星体辐射场，其分布在4和1里德伯之间，比通常假设的要困难得多。这个类星体的紫外连续谱确实异常陡峭，类星体附近的He II电离水平高于星系际介质的平均水平。这些结果证明了这个类星体的极硬EUV连续体在其周围产生了一个大的电离区。明显的例外是两个z~2.8的最明亮的He II类星体，它们没有明显的邻近轮廓，这可能意味着它们是年轻的。
2015-04-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
The mean free path of ionizing photons at 5 < z < 6: evidence for rapid evolution near reionization
电离光子的平均自由程$λ_{\rm mfp}$是影响星系际介质光电离的关键因素。然而，在$z \gtrsim 5$，$λ_{\rm mfp}$可能足够短，以至于对类星体的测量会受到类星体邻近效应的影响。我们提出了新的直接测量的$λ_{\rm mfp}$，解决这种偏见，并扩展到$z \sim 6$的第一次。我们在$z \sim 5$的测量是基于巨型双子座GMOS巡天和新的凯克LRIS低光度类星体观测数据。在$z \sim 6$中，我们使用来自Keck ESI和VLT X-Shooter的类星体光谱。我们分别在$z = 5.1$和6.0测量了$λ_{\rm mfp} = 9.09^{+1.62}_{-1.28}$适当Mpc和$0.75^{+0.65}_{-0.45}$适当Mpc（68%置信度）。在$z = 5.1$的结果与现有的测量结果是一致的，这表明，从邻近效应的偏见是轻微的在这个红移。然而，在$z = 6.0$，我们发现忽略邻近效应会使结果偏高两倍或更多。我们在$z = 6.0$的测量值远低于从较低红移推断的值，表明$λ_{\rm mfp}$在$5 < z < 6$上的快速演化。这种演变不利于模型中，再电离结束足够早，IGM有时间完全放松流体动力学的$z = 6$，但定性与模型中，再电离完成在$z = 6$，甚至显着更晚。我们的平均自由程结果与后期再电离模型最一致，其中IGM在$z…
2021-09-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Effect of Fluctuations on the Helium-Ionizing Background
解释He II再电离时期后的He II Lyα吸收谱需要了解He II电离背景。虽然过去的工作模拟了平均背景的演化，但标准的宇宙学辐射转移技术假设辐射场是均匀的，尽管占主导地位的（罕见的）明亮类星体具有离散的性质。我们实现了一个宇宙学的辐射转移模型，其中包括最新的约束的电离光谱和光度函数的类星体和IGM吸收体的分布。我们还估计，第一次，波动对不断变化的连续不透明度的影响，在两种方式：通过将电离背景振幅的完整分布到标准的方法，并明确对待类星体离散-但孤立-源。我们的模型的结果，在He II电离率，随着红移急剧演变，增加了一个因素~2从z=3.0到z=2.5。这导致了He II Lyα平均光学深度的快速演化--正如最近观察到的--而没有引起He II的再电离。观察到的行为可能是由于电离光子的平均自由程的快速演变，因为在较高的H I柱密度吸收体中的氦变得完全电离。
2013-10-07 astro-ph.CO
A New Approach for Constraining Large-Scale Temperature Fluctuations in the Intergalactic Medium
本研究利用XQ-100中71条类星体光谱的Lyman-α森林有效光深分布并结合流体动力学模拟，约束IGM大尺度温度涨落，在z=3.76得到迄今最严格上限。
2025-01-09 astro-ph.CO
Probing reionization using quasar near-zones at redshift z ~ 6
利用流体动力学模拟和辐射转移程序，研究了$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$年），它延伸到HI邻近区域的80%。对于这些长寿命，即使使用来自邻近区域的所有HI线，也可以检测到加热效应。使用通量和曲率概率分布函数（PDF），我们研究了作为IGM中初始物理条件的函数的加热效应的统计可探测性。对于目前的样本量，宇宙方差占主导地位的通量PDF。曲率统计更适合于捕捉宇宙方差之外的加热效应，即使样本量是目前可用的一半。
2014-07-16 astro-ph.CO
Cosmic Reionization On Computers III. The Clumping Factor
我们使用完全自洽的宇宙再电离的数值模拟，在计算机上的宇宙再电离（CROC）项目下完成，探索如何以及电离IGM的重组可以量化的有效的“聚集因子”。“模拟中的密度分布（以及，据推测，在真实宇宙中）是高度不均匀的，并且在空间中或多或少平滑地变化。然而，即使在高度复杂和动态的环境中，IGM的概念仍然相当明确;最大的模糊性来自星系周围的非维里化区域，这些区域由于辐射场的局部增强而过度电离（“邻近区”）。这种模糊性排除了计算IGM聚集因子以优于约20%。我们还讨论了一个“局部聚集因子”，定义在一个特定的空间尺度，并量化其分散在一个给定的规模和它的变化作为规模的函数。
2015-07-13 astro-ph.CO
He II Lyβ Gunn-Peterson Absorption: New HST Observations, and Theoretical Expectations
He Ⅱ Lyα Gunn-Peterson槽的观测已被证明是对z~3处氦再电离时代的一个有价值的探测。由于这个光学深度可以变得不可测量的大，即使是适度的He II分数，已经提出了各种替代技术来推动更高的红移，其中最有希望的是寻找高阶莱曼系列槽。我们在这里报告了He II Lyβ谷的四个新观测结果，包括先前Lyβ观测的唯一视线的新数据。然而，有效光学深度比τ_eff，β/τ_eff，α并不是简单地用（f_β λ_β）/（f_α λ_α）=0.16来预测的，我们分析了宇宙学模拟，发现氦在z~3处的正确比值约为0.35。在一种情况下，我们推断τ_eff，α > 8.8，这是氦在z=3.2- 3.5时没有完全再电离的有力证据，与以前的测量结果一致，表明再电离的完成较晚。
2011-08-24 astro-ph.CO
A CRASH simulation of the contribution of binary stars to the epoch of reionization
我们使用一组三维辐射转移模拟研究的效果，星系中的双星的大部分在再电离时代的星系际介质的物理性质（即气体温度和电离状态的氢和氦），电离气泡的拓扑结构和21厘米的功率谱。与以前的文献一致，我们发现双星的加入可以加速HI和HeI的再电离过程，而HeII的再电离仍然由更高能量的源，特别是吸积黑洞主导.双星较早的电离使得有更多的时间来冷却和复合，因此在任何给定的红移下，被双星完全电离的气体通常比被单星电离的气体更冷。在体积平均电离分数相同的情况下，双星的加入会导致更少的小电离泡和更多的大电离泡，在21 cm功率谱的大尺度上也有可见的影响。
2022-04-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of Helium II resonant absorption on the UVB modeled in three dimensions
本文在三维宇宙学模拟中研究 He II 共振吸收对紫外背景的影响，发现其在 3.5–4 Ryd 处使 UVB 减弱约 3 dex，并揭示过密区再电离更早开始，同时修正了 C IV 质量密度。
2024-03-29 astro-ph.CO
Cosmic reionization after Planck II: contribution from quasars
根据最近普朗克对电子散射光学深度的向下修正，以及在$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
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
Precisely Measuring the Cosmic Reionization History from IGM Damping Wings Towards Quasars
针对宇宙再电离时代类星体邻近区IGM阻尼翼分析，提出生成式概率模型并结合降维技术，用大样本优化方法，实现对IGM中性氢分数和类星体寿命的精确测量，为再电离研究提供可靠探针。
2025-04-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
New quasar proximity zone size measurements at $z\sim 6$ using the enlarged XQR-30 sample
利用扩大后的XQR-30样本，在红移5.8-6.6处测量了22个类星体邻近区大小，发现其与红移、光度或黑洞质量相关性弱，表明类星体寿命差异大，并首次纳入连续谱不确定度，为约束类星体寿命和黑洞种子提供数据。
2023-05-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
