Lyman Alpha Emitters and the 21cm Power Spectrum as Probes of Density-Ionization Correlation in the Epoch of Reionization
由于Ly $α$光子与氢的大截面，莱曼α发射体（LAEs）在再电离时期（EoR）对星系际介质（IGM）中中性氢的存在很敏感：在宇宙历史中，IGM中的中性氢被电离。在IGM相对于底层的内在LAEs的电离区域的相关性有显着的效果上观察到的LAEs的数量和它们的明显聚类。因此，在EoR期间LAE的观测可以用作EoR形态的探针。在这里，我们建立在以前的作品，我们参数化的密度电离相关性在EoR，并研究如何观察到的数密度和角关联函数（ACF）的LAEs依赖于此参数化。使用斯巴鲁测量的数密度的LAE和他们的ACF在z = 6.6，我们把限制的EoR形态。我们发现，在z = 6.6单独LAEs的测量不能区分不同的密度电离模型在$68\%$的可信度。然而，添加信息的数量密度，和ACF，LAE在$z = 6.6$到21厘米功率谱测量使用氢时代的再电离阵列（HERA）在再电离的中点可以排除不相关和外向内再电离在$99\%$的可信度。
2021-05-07 astro-ph.CO
The He II Post-Reionization Epoch: HST/COS Observations of the Quasar HS1700+6416
单电离氦（He II）的再电离期被认为开始于红移z~3.5- 4，并在z~2.7时几乎完成。利用哈勃太空望远镜上的宇宙起源光谱仪（COS）拍摄的明亮高红移类星体HS 1700 +6416的远紫外光谱，研究了其再电离后的时间演化。我们讨论这些数据，因为他们探测后再电离历史的He II和当地的电离环境周围的类星体和横向的视线。我们比较以前的光谱远紫外光谱探测器的当前COS数据，其中有一个显着更高的信噪比。Gunn-Peterson槽在较低的红移处恢复，有效光学厚度从z~2.7处的τ_eff~1.8下降到z~2.3处的τ_eff~0.7。我们在He II Lyα破裂附近看到了一个有趣的过量通量，这可能是类星体的线发射，尽管可能不是He II Lyα。我们提出了四个可能的横向邻近类星体的光谱，虽然紫外硬度数据是不够的质量说，如果他们的影响被视为沿HS 1700视线。
2012-12-06 astro-ph.CO
Constraining cosmic reionization with quasar, gamma ray burst, and Lya emitter observations
我们调查宇宙再电离的历史比较半解析模型的Lya森林与观测的高Z类星体和伽马射线暴吸收光谱。为了限制再电离时期z_rei，我们考虑了两种物理激励的情况，其中再电离提前结束（ERM，z_rei>= 7）或延迟结束（LRM，z_rei~6）。我们分析了17个类星体5.7<z<6.4的光谱样本和伽马射线暴050904在z=6.3的光谱样本中的透射通量，研究了观测到的吸收光谱中的宽暗区（间隙）。通过将这些光谱特征的统计数据与我们的模型进行比较，我们得出结论，目前的观测数据并不需要IGM在z~6处的电离状态发生任何突然变化，这确实有利于在这些时期形成一个高度电离的宇宙，正如ERM所预测的那样。此外，我们测试了这个模型的预测，通过Lya发射体的观测，发现ERM提供了一个很好的适合Lya发射星系的红移范围z=5.7-6.5的光度函数的演变。总体结果指向一个扩展的再电离过程，该过程从z>=11开始，在z_rei>=7时完成，与最近的WMAP 5数据一致。
2009-12-14 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 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
Probing Reionization with Quasar Spectra: the Impact of the Intrinsic Lyman-alpha Emission Line Shape Uncertainty
可以说，了解红移z > 6的星系际介质（IGM）再电离尾端的最佳希望是通过检测和表征明亮类星体光谱中IGM的Gunn-Peterson（GP）阻尼翼吸收。然而，使用类星体光谱来测量IGM阻尼翼需要类星体的固有莱曼α发射线的模型。在这里，我们量化的不确定性，在固有的线的形状，以及这些不确定性如何影响IGM中性分数的测定。我们已经收集了一个目录的高分辨率的HST光谱的发射线的未遮蔽的低红移类星体，并具有其特点的变化的形状的线。然后，我们添加模拟吸收高红移IGM这些类星体光谱，以确定相应的不确定性，再电离约束使用当前和未来的样本z > 6类星体光谱。我们发现，如果莱曼-α发射线的红移被假定为符合从金属线确定的系统红移，推断IGM中性分数系统地偏置到低的值，由于莱曼-α线相对于金属线的系统蓝移。如果类似的蓝移持续存在于z > 6的类星体中，这种偏差加强了先前关于z ~ 6处存在大量中性氢的说法。即使只有少数明亮的类星体，这种技术也能够在高度电离（x_IGM ~ 10^-3）和中性（x_IGM = 1）的IGM之间做出可靠的区分。
2009-08-17 astro-ph.CO
The visibility of Lyman Alpha Emitters: constraining reionization, ionizing photons and dust
利用GADGET-2宇宙学模拟方法，结合尘埃模型和辐射转移程序（pCRASH），建立了高红移Lyman α辐射源的物理模型。我们使用5个不同的氢电离光子逃逸分数值（f_esc= 0.05，0.25，0.5，0.75，0.95）对pCRASH宇宙学模拟进行后处理，直到再电离完成，即平均中性氢分数降至<X_HI>~10^-4。然后，将模型结果与观测到的z~6.6处LAEs的Lya和UV光度函数相匹配的唯一自由参数是Lyman Alpha（Lya）和连续光子从银河系环境中的相对逃逸（f_alpha/f_c）。我们发现了一个三维简并，使得理论模型可以与IGM Lya透射<T_alpha>率LAE~38-50%（<X_HI>对于高斯发射线，其转化为~0.5-10^-4）、f_esc~0.05-0.50和f_alpha/f_c~0.6-1.8的观测结果相一致。
2014-05-06 astro-ph.CO
Cosmic Reionization on Computers: Physical Origin of Long Dark Gaps in Quasar Absorption Spectra
我探索“暗隙”的性质-在类星体吸收光谱没有显着的传输区域-从计算机上的宇宙再电离（CROC）项目的几个模拟。在最大可用框（120 cMpc）中的CROC模拟接近匹配平均不透明度的分布和暗间隙的频率，但遗憾的是不是在同一个模型中：匹配平均不透明度的运行未能包含足够的暗间隙，反之亦然。（尽管如此，与暗隙分布相匹配的运行可以作为文献中声称暗隙统计需要再电离的后期结束的反例-在该运行中，再电离在z=6.7时结束（可能太早）。虽然有多个因素影响了模拟中大暗隙的频率，但控制暗隙分布整体形状的主要因素是空隙中的电离水平-最低密度区域产生终止长隙的最高透射尖峰。其结果是，暗间隙分布与间隙检测阈值以上的光谱部分强烈相关，所观察到的分布与该部分为2%的模拟相匹配。因此，间隙分布本身并不限制再电离的时间。
2022-04-11 astro-ph.CO
On the Use of Ly-alpha Emitters as Probes of Reionization
利用数值模拟方法研究了部分再电离星系际介质（IGM）的斑块效应对高红移（z ~ 6）Ly-alpha辐射源（LAEs）可观测性的影响。本文提出了一个新的模型，将Ly-alpha辐射转移分为环星系和河外星系（IGM）两部分，并研究了内禀线模型的选择对IGM传输结果的影响。我们使用我们的模型来研究中性氢对统计观测量的影响，如Ly-alpha restframe等效宽度（REW）分布，LAE光度函数和两点关联函数。我们发现，如果观测到的LAE光度函数和等效宽度分布在z ~ 6和z ~ 7之间的变化仅由IGM中性分数的增加来解释，我们需要一个非常晚和快速的再电离场景，其中宇宙在z = 7时电离了~ 40%，在z = 6.5时电离了~ 50%，在z = 6时电离了~ 100%。这与其他观察结果相冲突，表明在z > 6时的内在LAE演化不能完全忽略。我们展示了如何两点关联函数可以提供更强大的约束，一旦未来的观测获得更大的LAE样本，并提供预测的样本量需要告诉不同的再电离方案分开。
2012-10-18 astro-ph.CO
Imprints of quasar duty cycle on the 21cm signal from the Epoch of Reionization
类星体主要通过它们的电离紫外线和X射线辐射对来自再电离时期（EoR）的21厘米信号做出贡献。然而，它们的无线电连续谱和莱曼波段发射也会调节其直接环境中的21厘米信号，可能会留下其占空比的印记。我们开发了一个模型的无线电和紫外光度函数的类星体从EoR，并限制它使用最近的观测。我们的模型与Banados等人2017年的z~7.5类星体一致，并且还预测只有少数类星体适合天空中21厘米森林观测（10 mJy）。我们展示了一个新的效果对CMB观察到的21厘米信号：无线电大声类星体可以留下的印记，其占空比的21厘米层析成像。我们将这种效应应用于宇宙学模拟，并得出结论，在SKA视场中，典型的射电大声类星体的影响很可能可以忽略不计。对于1- 10 mJy类星体，这种效应更强，但在SKA分辨率下几乎观察不到。然后我们研究了类星体的Ly-alpha到Ly-beta辐射对Wouthuisen场耦合的贡献。类星体在21厘米功率谱上的集体效应大于低k时的热噪声，尽管没有特征。然而，在SKA视野中最明亮的类星体周围的独特图案可以在断层扫描中观察到，编码其占空比的持续时间。在典型的SKA浅层勘测中，对于最亮的类星体来说，这种图案具有很高的信噪比。
2018-02-16 astro-ph.CO
Helium Reionization Simulations. II. Signatures of Quasar Activity on the IGM
我们已经运行了一套新的模拟，解决流体力学和辐射转移同时研究氦II再电离。我们的一套模拟采用了各种模型的人口类星体内的暗物质晕，这影响了他II再电离的历史。特别是，我们能够探索的影响，在时间和持续时间的差异，再电离观测。我们研究了再电离在IGM上留下的热特征，并测量了温度-密度关系。正如以前的研究表明，我们确认，从氦II再电离的光热反馈提高了几千开尔文的IGM的温度。为了与观测结果进行比较，我们在飞行中生成合成的Ly $α$森林视线，并将观测到的氢的有效光学深度$τ_{\mathrm{eff}}(z)$与最近的观测结果相匹配。我们表明，当模拟已被归一化为具有相同的值的$τ_\mathrm{eff}$，氦II再电离的氢LY $α$森林观测的影响是最小的。具体而言，通量PDF和一维功率谱是敏感的IGM的热状态，但没有直接证据的电离状态的氦。我们表明，IGM的峰值温度通常对应于90%-95%的氦电离体积的时间，是一个相对稳健的指标的时间再电离。因此，未来对氢Ly $α$森林中氦再电离的观测应侧重于测量IGM的温度，特别是在平均密度下。检测IGM温度的峰值将提供有关氦II再电离结束的时间的有价值的信息。
2017-10-09 astro-ph.CO
A SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era (ASPIRE): JWST Supports Earlier Reionization around [OIII] Emitters
基于 JWST ASPIRE 项目的大样本 [OIII] 发射体与类星体光谱数据，研究发现 [OIII] 发射体周围 IGM 透射率显著增强且更早达到相同光深，表明再电离在星系周围提前发生，支持涨落 UVB 模型下的不均匀再电离拓扑。
2024-10-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-alpha emitters gone missing: evidence for late reionization?
我们将高分辨率流体动力学模拟与中等分辨率、仅含暗物质的模拟和电离区生长的分析模型相结合，估算了6<=z<=8星系中莱曼α辐射可见度的大尺度分布和红移演化。中性氢在再电离过程中的不均匀分布导致了大尺度上莱曼α跃迁的显著波动。transmittance不仅取决于电离的星系际介质的体积分数和本地电离背景的振幅，但也相当敏感的Lyman-α发射线的相对速度移动的演变，由于共振散射。我们再现了莱曼α发射星系的空间密度下降的速度与观察到的相当迅速地演变的中性分数之间的z=6-8，和一个典型的莱曼α线速度偏移100公里/秒的系统在z=6的红移减少向更高的红移。新的（02/2015）普朗克结果表明，这种最近的再电离结束不再受到宇宙微波背景的限制。
2015-06-16 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
Cross-correlation between the 21-cm signal and [OIII] emitters during early cosmic reionization
我们研究统计的21厘米信号的时代的再电离。我们建议使用[OIII]线发射星系交叉相关的21厘米信号从$z = 7 - 10$。为了这个目的，我们采用模拟再电离后处理的高分辨率宇宙流体动力学模拟大规模黑色-II的三维（3D）辐射转移代码碰撞以下的电离光子从各种来源的传播。我们发现，在再电离的早期阶段，21厘米的信号与大尺度$(k < 1h~\rm cMpc^{-1})$上的[OIII]发射器的空间分布呈正相关。这种正相关性是由温度-星系相关性产生的，它比我们假设加热饱和时大几倍。随着再电离区的扩大，相关性从$z = 10$变为8。在这个时期的信号可以通过结合平方公里阵列（SKA）和宽场[OIII]发射器调查来检测。我们还计算了3D [OIII]强度场的互功率谱，旨在利用未来的强度映射观测。我们得出结论，高红移[OIII]线发射器可以用来探测再电离过程时，星系际介质基本上是中性的。
2019-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects of observing a quasar HII region during the Epoch of Reionization with redshifted 21cm
本文研究了再电离时期（EoR）亮类星体对红移21厘米信号的影响。使用三种不同的宇宙学辐射转移模拟，我们调查类星体是否能够大大改变的H II地区，他们出生的大小和形态。我们选择恒星和类星体光度的方式，有利于看到这样的效果。我们发现，即使是最明亮的类星体模型是无法增加其原生H II区域的大小大大超出了由集群恒星源单独产生的大H II区域。然而，类星体H II区域被发现是更球形的。接下来，我们将探讨通过匹配滤波器技术在低频阵列（LOFAR）的红移21厘米数据中检测H II区域的前景。我们发现，H II区域的半径~ 25共动Mpc或更大，应该有足够高的检测概率为1200小时的集成时间。虽然匹配滤波器可以在原则上区分更多和更少的球形区域，我们发现，当包括现实的系统噪声，这种区别可以不再。强烈的前景被发现不构成匹配滤波器技术的问题。我们还证明，当类星体的位置是已知的，红移21厘米的数据仍然可以用来设置上限的电离光子速率的类星体。如果类星体的位置和光度都是已知的，红移21厘米的数据可以对类星体的寿命设置新的约束。
2012-05-10 astro-ph.CO
JWST ASPIRE: How Did Galaxies Complete Reionization? Evidence for Excess IGM Transmission around ${\rm [O\,{\scriptstyle III}]}$ Emitters during Reionization
利用JWST ASPIRE巡天数据研究z≈5.4-6.5处[O III]发射线星系与Lyα森林的互相关，发现其周围存在过量IGM透射和超过50 cMpc的电离泡，表明再电离晚期需要更多暗弱星系或更大尺度紫外背景，对现有再电离模拟提出挑战。
2025-03-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detections of Faint Lyman-alpha Emitters at z = 5.7: Galaxy Building Blocks and Engines of Reionization
We report results of a unprecedentedly deep, blind search for Ly-alpha emitters (LAEs) at z = 5.7 using IMACS, the Inamori-Magellan Areal Camera & Spectrograph, with the goal of identifying missing sources of reionization that could also be basic building blocks for today's L* galaxies. We describe how improvements in wide field imaging with the Baade telescope, upgrades to IMACS, and the accumulation of ~20 hours of integration per field in excellent seeing led to the detection of single-emission-line sources as faint as F ~ 2 x 10^{-18} ergs s^{-1} cm^{-2}, a sensitivity 5 times deeper than …
2011-07-19 astro-ph.CO
Definitive upper bound on the negligible contribution of quasars to cosmic reionization
宇宙（氢）再电离标志着宇宙在红移z >= 6时的主要相变之一。在这一时期，星系际介质（IGM）中的氢原子被莱曼连续谱（LyC）光子电离。然而，它仍然具有挑战性，以确定负责再电离的LyC光子的主要来源。特别是，类星体（或活动星系核，AGN）和星系的单独贡献仍在争论中。在这里，我们构造了z >= 6的1型类星体的远紫外（far-UV）光度函数，跨度为10个星等（-19 < M_UV < -29），最终表明类星体对再电离的贡献可以忽略不计。我们主要寻找M_UV > -23等的低光度范围内的类星体，这对于确定类星体的总LyC光子产生至关重要，但以前几乎没有探索过。我们发现，类星体人口只能提供不到7%（95%的置信水平）的总光子需要保持宇宙电离在z = 6.0 - 6.6。我们的结果表明，星系，大概是低光度恒星形成系统，是氢再电离的主要来源。
2022-06-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
Optical-NIR spectra of quasars close to reionization (z~ 6)
X-shooter的高分辨率、高光谱覆盖率和高效率为我们提供了一个获得最高红移类星体（z ~ 6）光谱的独特机会，这将使我们能够成功地研究从再电离过程的细节到第一个星系和活动星系核的演化等关键宇宙学问题。本文介绍了三个z ~ 6类星体的光谱：一个是在X-shooter的调试过程中获得的，另两个是在我们正在进行的GTO计划中获得的。结合这个样本和文献中的数据，我们在4.5 < z < 5的范围内更新了C IV宇宙质量密度的值，证实了红移在2.5和5之间的恒定趋势。
2011-01-13 astro-ph.CO
Constraints on the Epoch of Reionization with Roman Space Telescope and the Void Probability Function of Lyman-Alpha Emitters
研究利用Roman空间望远镜深度光谱巡天结合Lyman-α发射体的空洞概率函数，量化了不同IGM电离情景下的聚集特征，发现13-16平方度巡天能对再电离时期提供大于5-8σ的稳健限制。
2023-04-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman Alpha Emitter Evolution in the Reionization Epoch
将宇宙学SPH模拟与先前发展的Lyman α产生/传输模型和早期再电离模型（ERM，再电离终止于红移z~7）相结合，我们得到了红移在5.7 ~ 7.6之间的Lyman α发射体（LAEs）的Lyman α和UV光度函数（LF）。将模型结果与z~5.7处的观测结果相匹配，需要莱曼α的逃逸分数f_alpha=0.3，以及UV（非电离）连续光子的逃逸分数f_c=0.22，对应于色过量E（B-V）=0.15。我们发现：（i）f_c随着星系平均尘埃含量的减少而向高红移方向增加;（ii）f_alpha/f_c的演化表明，随着红移的减少，ISM中的尘埃含量逐渐变得不均匀或成团。在初始再电离阶段，集群光电离助推是重要的，但对高电离IGM的莱曼α LF影响不大。晕（恒星）质量范围为10.0 < \log M_h < 11.8（8.1 < \log M_* < 10.4），M_h \propto M_*^{0.64}。恒星的形成速率在每年3-120个太阳质量之间，所有红移的质量加权平均年龄都大于2000万年，而平均恒星金属量从Z=0.12增加到0.22太阳金属量从z~7.6增加到z~5.7;年龄和金属量都与恒星质量呈正相关。最明亮的LAE都具有大的恒星形成率和中等年龄（~ 2亿年）的特征，而Lyman Alpha LF暗端的天体显示出大的年龄和恒星形成率。在没有更多的自由参数的情况下，Lai等（200…
2009-11-02 astro-ph.CO
Statistics of 207 Lya Emitters at a Redshift Near 7: Constraints on Reionization and Galaxy Formation Models
我们基于斯巴鲁/XMM-牛顿深空巡天（SXDS）1度^2天区z=6.6的207个Lya发射体（LAEs）的最大样本，给出了Lya光度函数（LF）、聚类测量和Lya谱线轮廓。我们的z=6.6 Lya LF包括宇宙方差估计，得到最佳拟合Schechter参数phi*=8.5 + 3.0/-2.2 x10^（-4）Mpc^（-3）和L*（Lya）=4.4 +/-0.6 x10^42 erg s^（-1），α固定为-1.5，并表明在>~90%的置信水平下从z=5.7下降。然而，这种下降并不大，在Lya光度中仅为~30%，这在以前的研究中太小而无法识别。首次检测到z=6.6 LAE的聚类信号。我们得到的相关长度为r_0=2-5 h^（-1）Mpc，偏差为b=3-6，并且发现在z=6.6时再电离对团簇振幅没有显著的提高。从聚类推断的平均托管暗晕质量为10^10-10^11 Mo，LAE人口的占空比约为1%，尽管有很大的不确定性。我们的高质量Keck/DEIMOS谱的平均值显示半高宽速度宽度为251 +/-16 km s^（-1）。我们发现Lya线轮廓从z=5.7到6.6没有大的演化，并且在z=6.6处Lya光度和线宽之间没有反相关。各种再电离模型和我们的LF，集群，和线轮廓的观测结果相结合表明，会存在一个小的减少IGM的Lya传输由于再电离，但氢IGM不是高度中性的z=6.6。我们的中性氢分数…
2010-09-03 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
Dark-ages Reionization and Galaxy Formation Simulation - X. The small contribution of quasars to reionization
受最近对高红移暗活动星系核数密度测量的启发，我们在更新的Meraxes半解析模型中通过跟踪中心超大质量黑洞的生长来研究类星体对再电离的贡献.该模型对观测到的恒星质量函数在$z\sim0.6-7$，黑洞质量函数在$z\lesssim0.5$，全球电离发射率在$z\sim2-5$和汤姆逊散射光学深度进行校准。该模型再现了Magorrian关系与观测在$z<0.5$和预测减少黑洞质量对较高的红移在固定的总恒星质量。类星体辐射的张角为80度，对应于由于尘埃遮蔽而导致的${\sim}23.4$ %的可观测分数，该模型能够再现在$z\sim0.6-6$处观测到的类星体光度函数。来自暗活动星系核的恒星光在紫外光通量中占很大比例。在高红移时，该模型与亮端类星体光度函数一致，并表明Giallongo等人（2015）最近编制的微弱$z\sim4$ AGN样本包括很大一部分恒星光。直接应用这个光度函数来计算活动星系核的电离辐射率，结果高估了类星体在$z\sim6$上产生的电离光子数3倍。我们的结论是，类星体是不可能作出重大贡献的再电离。
2017-09-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detectability of 21cm-signal during the Epoch of Reionization with 21cm-Lyman-$α$ emitter cross-correlation. I
在再电离时期（EoR），星系际介质（IGM）中中性氢的21厘米红移线信号的探测由于强烈的前景（如银河系同步加速器和河外射电星系）而变得复杂。21 cm Lyman- $α$发射源（LAE）互相关是减少前景效应的有效工具之一，因为这种射电源的前景发射在统计上与LAE分布无关。斯巴鲁超级超级凸轮（HSC）正在进行红移$z=6.6$和$7.3$的EoR期间的LAE调查。此外，主焦点摄谱仪（PFS）将提供HSC巡天发现的LAEs的精确红移信息。在本文中，我们研究了21厘米信号的探测能力与21厘米LAE互相关使用我们改进的再电离模拟。我们还专注于错误预算和定量评估，以考虑一种策略，以提高信噪比。此外，我们探索扩大LAE调查，建议最佳的调查参数，并显示出潜在的测量电离气泡的特征尺寸通过营业额规模的交叉功率谱。结果表明，结合LAE对HSC的深场探测，Murchison宽场阵列（MWA）具有大尺度检测互功率谱信号的能力。我们还表明，灵敏度显着提高，在小尺度上，通过添加从PFS测量的红移信息。平方公里阵列（SKA）有可能以$6\times10^{-3}~{\rm Mpc^{-1}}$的准确度测量营业额规模。
2018-06-21 astro-ph.CO
Model-independent evidence in favor of an end to reionization by z~6
本文提出了<xHI>由明亮类星体光谱学导出的z~5-6处体积加权中性氢分数的新上限。莱曼-α和莱曼-β森林中“黑暗”（零通量）的部分提供了唯一的模型独立的上限<xHI>，不需要假设星系际介质或类星体未吸收的紫外线连续区的物理条件。在这项工作中，我们更新了我们以前的结果，使用更大的样本（22个对象）的中等深度（~几个小时）光谱的高红移类星体获得的麦哲伦，MMT和VLT。这显著地将<xHI>从暗像素分析导出的上界提高到<xHI>在z=5.9处<= 0.06 + 0.05（1σ），并且<xHI>在z=5.6处<= 0.04 + 0.05（1σ）。这些结果为再电离的理论模型提供了强有力的约束，并提供了最强有力的证据，证明再电离已经完成（或非常接近完成）的z~6。
2014-11-19 astro-ph.CO
The visibility of Lyman Alpha Emitters during reionization
我们提出了第一个莱曼阿尔法Ehrman（LAE）的研究，结合：（一）宇宙SPH模拟运行使用GADGET-2，（二）辐射转移模拟（CRASH），和（iii）以前开发的LAE模型。这个完整的LAE模型占的内在LAE莱曼阿尔法/连续光度，尘埃富集和莱曼阿尔法传输通过星系际介质（IGM），量化的影响，再电离，尘埃和速度场的莱曼阿尔法和紫外光度函数（LF）。我们发现，一个模型忽略灰尘严重未能再现所观察到的莱曼阿尔法和紫外线LF的斜率或幅度。为了同时拟合观测到的UV和Lyman α LF，需要用成团尘埃来拟合，使得Lyman α到连续光谱的固有亮度被增强了f_α/f_c ~ 1.5（3.7），不包括（包括）特殊速度。包括速度场的较高值出现，因为LAE驻留在大的势阱中，并且流入减少了它们的莱曼α透射。这是第一次发现IGM的电离态和高红移星系内尘埃的聚集之间存在简并。在z ~ 5.7处的Lyman Alpha LF可以很好地被IGM平均中性氢分数范围（3.4/10^3 ~ 0.16）所重现（误差在5 sigma以内），前提是通过更电离的IGM的Lyman Alpha透射率的增加被来自星系的Lyman Alpha逃逸分数的减少所补偿，因为尘埃吸收。LAEs的物理特性，以及所采用的假设的讨论。
2010-02-04 astro-ph.CO
Distinguishing AGN from starbursts as the origin of double peaked Lyman-Alpha Emitters in the reionization era
本文讨论了最近在莱曼α发射体（LAEs）中观测到的活动星系核（AGN）再电离（$z \gtrsim 6.5$）时期双峰轮廓的可能起源。结合这些星系中蓝峰速度偏移估计的$α$近区的范围，以及类星体在$z \gtrsim 6$的电离发射率，我们预测了活动星系核产生双峰轮廓所需的内禀紫外和X射线光度。我们还通过将活动星系核的亮度与这些时期类似类星体样本的亮度进行比较来估计活动星系核的遮蔽程度。未来的X射线和射电观测，以及那些与${James \ Webb \ Space \ Telescope}$，将是有价值的工具，以测试活动星系核的贡献，高红移LAEs的星系间尺度电离区。
2021-01-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Stacking 21-cm Maps around Lyman-$α$ Emitters during Reionization: Prospects for a Cross-correlation Detection with the Hydrogen Epoch of Reionization Array
本研究利用HERA仪器叠加LAEs周围的21厘米图像，预测交叉相关信号探测前景，表明约50个LAEs样本即可约束再电离历史，为未来联合分析奠定基础。
2025-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Role of Quasar Radiative Feedback on Galaxy Formation during Cosmic Reionization
最近的观测发现，许多$z\sim 6$类星体场缺乏星系。这种意外的星系缺乏可能是由类星体辐射反馈解释的。本文介绍了一套类星体场的三维辐射转移宇宙学模拟。我发现类星体辐射抑制低质量星系的恒星形成，主要是通过光解离它们的氢分子。光加热也起作用，但仅在$\sim$ 1亿年之后。然而，当类星体开启时，已经具有$10^5 M_\odot$以上恒星质量的星系将不会受到明显的抑制。类星体辐射反馈抑制星系光度函数（LF）的暗端在$1$ pMpc范围内，但远小于LF的场间变化。我的研究还表明，通过使用类星体周围明亮星系（$M_{1500}<-16$）的数量，我们可以潜在地恢复潜在的质量过密度，这使我们能够对类星体环境进行可靠的限制。
2020-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detectability of 21cm signal during the Epoch of Reionization with 21cm-Lyman-$α$ emitter cross-correlation. III. Model dependence
在再电离期探测星系际介质中的$\rm H_I$ 21厘米谱线时，受到银河系同步辐射源和河外射电源等前景污染的影响。Lyman- $α$ emitter（LAE）星系与21 cm线的互相关是识别21 cm线信号的有力工具，因为21 cm线发射与LAE相关，而LAE与前景在统计上无关。到目前为止，21 cm LAE互功率谱的可探测性已经用简单的LAE模型进行了研究，其中观测到的Ly $α$亮度与暗物质晕质量成正比。然而，以前的模型与Subaru/Hyper Suprime-Cam（HSC）获得的LAE的最新观测数据不一致。在这里，我们重新审视21厘米LAE交叉功率谱的可探测性，采用一个国家的最先进的LAE模型与所有斯巴鲁/HSC的观测，如Ly $α$光度函数，LAE角自相关，和LAE分数在连续选定的星系。我们发现，所产生的互功率谱与更新的LAE模型是减少在小尺度（$k\sim 1\ \rm Mpc^{-1}$）相比，简单的模型，而在大尺度（$k \lesssim 0.2 \ \rm Mpc^{-1}$）的幅度没有受到太多的影响。我们的结论是，大规模的信号将检测与平方公里阵列（SKA）和HSC LAE互相关，但检测小规模的信号将需要一个扩展的HSC LAE调查与面积的$\sim 75\ \rm deg^2$或3000小时的观测时间的21厘米线与SKA。
2020-04-06 astro-ph.CO
Late-end reionization with ATON-HE: towards constraints from Lyman-$α$ emitters observed with JWST
本研究利用含氦的GPU辐射转移代码ATON-HE开展晚期再电离模拟，发现基准再电离模型难以匹配JWST在高红移处探测到的大量莱曼α发射，需更早的再电离历史，且该结果与Planck的汤姆逊散射光学深度结果存在张力。
2024-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Evidence of Gunn-Peterson damping wings in high-z quasar spectra: strengthening the case for incomplete reionization
几个高红移（z>6）类星体的光谱显示出Gunn-Peterson（GP）阻尼翼的证据，表明z ~ 6星系际介质（IGM）中存在相当大的平均中性氢分数（xHI> 0.03）。然而，先前的分析假设IGM在类星体的HII区域之外均匀电离。在这里，我们放松这一假设和模型补丁再电离的情况下，IGM和类星体参数的范围。我们通过拟合三个类星体的光谱来量化这些差异对推断的x_HI的影响：SDSS J1148+5251（z=6.419），J1030+0524（z=6.308）和J1623+3112（z=6.247）。我们发现，在斑块模型中的最佳拟合值x_HI符合一致的情况。更重要的是，我们确认所观察到的谱有利于GP阻尼翼的存在，当谱在没有阻尼翼的情况下建模时，峰值可能性降低>几- 10倍。我们还发现，Ly α吸收光谱，本身，不能区分阻尼翼在一个相对中性的IGM从一个阻尼翼在一个高度电离的IGM，所造成的一个孤立的中性补丁，或阻尼Ly α吸收器（DLA）。然而，在高度电离的宇宙（x_HI < 0.01）中，中性斑块和具有大的所需柱密度（N_HI >几个x 10^{20} cm^{-2}）的DLA都是罕见的。因此，当我们包括合理的先验概率的视线（LOS）拦截中性补丁或DLA在所需的距离约40-60 Mpc的类星体，我们发现在IGM的中性分数的强下限，x_HI > 0.1（在95%的置信度）。这加强了先前…
2012-11-04 astro-ph.CO
Constraining Reionization in Progress at z=5.7 with Lyman-$α$ Emitters: Voids, Peaks, and Cosmic Variance
一些独立的观测表明，在$z=7$星系际介质是显着的中性和再电离，也许，在$z=5.7$仍在进行中。窄带巡天SILVERRUSH已经在这些红移上绘制了$2,000$莱曼- $α$发射体（LAEs）。以前的分析假设再电离在$z=5.7$结束，但这个数据实际上可能是最后一个中性岛被归入宇宙空洞时再电离的最后阶段。出于这些发展，我们重新审视LAE空隙和峰值的统计和他们的能力，约束再电离。我们构建模型的LAE分布在（1 Gpc $/h$）$^3$卷，跨越一系列中性馏分在$z=5.7$和6.6。具有较高中性分数的模型显示出在LAE分布中发现孔的概率增强。当比较模型在固定的平均表面密度，但是，LAEs模糊的中性气体在空隙中必须由可见LAEs其他地方补偿。因此，在这些模型中，发现过密峰的可能性也在再电离的后半部分中增强。与广泛使用的角度两点相关函数（2 PCF）相比，我们发现，空概率函数（VPF）提供了一个更敏感的测试模型在后半部分的再电离。通过比较，在中性分数$\sim 50\%$下，VPF和简单峰值阈值统计量在约束功率方面都类似于2 PCF。最后，我们发现在SILVERRUSH场中观测到的宇宙方差和大尺度不对称性与$Λ$ CDM宇宙中的大尺度结构是一致的。
2020-11-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detectability of 21cm-signal during the Epoch of Reionization with 21cm-Lyman-α emitter cross-correlation. II. Foreground contamination
红移21 cm信号与Lyman-α辐射源（LAEs）之间的互相关是探测再电离时期（EoR）的有力工具。虽然交叉功率谱（PS）的优点是不与比21厘米信号亮得多的前景相关，但银河系和银河系外的前景阻止了检测，因为它们有助于交叉PS的变化。因此，需要采取减轻前景的战略。在这项工作中，我们研究的影响前景回避测量的21厘米LAE互相关。然后，我们模拟21厘米的观察所观察到的默奇森宽场阵列（MWA）。点源前景是从银河系和河外全天空默奇森宽场阵列（GLEAM）的调查目录建模，并使用参数模型的扩散前景进行评估。对于LAE观测，我们假设斯巴鲁超级至尊凸轮（HSC）的大型调查，与主焦点摄谱仪（PFS）的光谱观测。为了预测21厘米的信号，我们采用后处理的辐射转移和辐射流体力学相结合的数值模拟。使用这些模型，2D PS的信噪比表明，即使在所谓的“EoR窗口”中，前景污染也主导交叉PS的误差。我们发现，至少99%的点源前景和80%的银河弥漫前景必须删除测量EoR信号在大尺度$k<0.5 h \rm Mpc^{-1}$。此外，在小尺度下的检测需要比使用128个瓦片操作的MWA的灵敏度大80倍的灵敏度和99%的点源前景去除。
2018-07-04 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
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
Constraints on the End of Reionization from the Density Fields Surrounding Two Highly Opaque Quasar Sightlines
在$z<6$星系际介质的莱曼$α$不透明度中观察到的大尺度散射意味着中性氢分数的大波动，这在再电离结束后很长时间内都是意想不到的。已经出现了许多模型来解释这些波动，这些模型对Ly $α$不透明度和密度之间的关系做出了可检验的预测。我们提出了选择的$z=5.7$ Ly $α$发射星系（LAEs）周围的领域两个高度不透明的类星体的视线与长Ly $α$槽。领域在于对$z=6.0$类星体ULAS J0148+0600，我们重新分析以前发表的结果，使用改进的光度选择，并对$z=6.15$类星体SDSS J1250+3130，其结果是第一次在这里。在这两个领域，我们报告的赤字LAEs在20 $h^{-1}$兆秒差距的类星体。在这两个领域中，高度不透明的视线与星系低密度的关联与模型一致，其中Ly $α$不透明度的散射是由电离紫外背景中的大尺度波动驱动的，或者是由$z=5.7$尚未结束的超晚期再电离驱动的。
2021-09-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Learning Reionization History from Quasars with Simulation-Based Inference
本文提出用基于模拟的推断（SBI）方法从高红移类星体光谱的阻尼翼信号中精确推断宇宙中性分数和翼位置，成功打破参数简并，优于传统伪似然方法，有望稳健重建宇宙再电离历史。
2023-11-27 astro-ph.CO
The clustering of Lyman alpha emitters at z=7: implications for reionization and host halo masses
高红移星系的Ly $α$线已经成为早期星系演化和再电离时代（EoR）的有力探测器。受斯巴鲁超级超级凸轮（HSC）即将进行的宽视场调查的启发，我们研究了窄带选择的角关联函数（ACF），$z\approx7$ Ly $α$发射星系（LAEs）。LAEs的聚集由两个因素决定：（i）它们典型的宿主晕质量$\bar{M}_{\rm h}$;（ii）由于斑片状EoR的吸收，其特征在于星系际介质的平均中性分数$\bar{x}_{\rm HI}$。我们通过探索物理EoR模型中固有的Ly $α$发射和宇宙电离补丁的大尺度模式（即形态学）的极端情况，将允许的LAE ACF括起来。与EoR形态无关，当前的$z\approx 7$ ACF测量限制了$\bar{x}_{\rm HI}\lesssim 0.5$（1- $σ$）。我们还发现，目前观测到的ACF的低值意味着LAE由相对较小的暗物质晕托管：$\bar{M}_{\rm h} \lesssim 10^{10} M_{\odot}$，相应的占空比$\lesssim$为百分之几。这些值比颜色选择的Lyman break星系的类似值低一个数量级以上，这表明$z\approx 7$窄带LAEs搜索优先选择年轻的恒星爆发星系，存在于质量较小的光环中即将到来的HSC超深战役将显著改善对EoR和LAE主机晕的限制。
2015-09-09 astro-ph.CO
Reionization history constraints from neural network based predictions of high-redshift quasar continua
早期宇宙的观测表明，再电离是由$z\sim6$完成的，然而，这个过程的确切历史仍然是未知的。测量中性部分在这一时期演化的一种方法是通过观测高红移类星体的Ly $α$阻尼翼。为了限制类星体观测中的中性部分，我们需要一个精确的Ly $α$周围类星体光谱模型，在光谱被其宿主星系处理之后，但在它被中间IGM的吸收和阻尼改变之前。在本文中，我们提出了一种新的机器学习方法，使用人工神经网络，重建类星体连续体周围的Ly $α$。我们的QSANNdRA算法改善了这种重建的错误相比，最先进的PCA为基础的模型在文献中平均14.2%，并提供了6.1%的改善，平均相比，其扩展。与扩展的PCA模型相比，QSANNdRA进一步实现了22.1%和16.8%的改善时，最相似的两个高红移类星体的研究中，ULAS J1120+0641在$z=7.0851$和ULAS J1342+0928在$z=7.5413$的低红移类星体进行评估。使用我们更精确的重建这两个$z>7$类星体，我们估计中性分数的IGM使用均匀再电离模型，并发现$\bar{x}_\mathrm{HI} = 0.25^{+0.05}_{-0.05}$在$z=7.0851$和$\bar{x}_\mathrm{HI} = 0.60^{+0.11}_{-0.11}$在$z=7.5413$。我们的结果与文献一致，有利于快速结束再电离。
2020-05-17 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
The Quasar SDSS J153636.22+044127.0: A Double-Peaked Emitter in a Candidate Binary Black-Hole System
双峰发射谱线被认为起源于超大质量黑洞（SMBH）周围的吸积盘，约3%的z<0.33的活动星系核是双峰发射谱线。类星体SDSS J153636.22+044127.0最近被发现具有特殊的宽线发射系统，表现出多重红移。我们将H $α$和H $β$轮廓分解为圆形开普勒盘线分量和其他高斯分量。我们提出该系统既是双峰发射体又是一个双SMBH系统，其中宽谱线蓝峰的额外通量来自次级黑洞周围区域。我们认为，这种黑洞双星系统也可能存在于许多已知的双峰发射体中，其中次级黑洞的潮汐力矩清除了主黑洞周围的盘的外部区域，类似于行星迁移过程导致的原恒星盘中的间隙，并且还可能刺激在照射盘的初级周围的内部区域中形成垂直延伸的源。然而，这种系统中的大多数次级SMBH可能太小而不能维持可检测的宽线区域（BLR），使得来自初级的盘线占主导地位。
2009-09-01 astro-ph.CO
Revisiting secondary CMB distortions due to kinetic Sunyaev-Zel'dovich effect from quasar bubbles before reionization
讨论了类星体周围电离泡在宇宙再电离前产生的动力学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）效应引起的次级宇宙微波背景（CMB）各向异性。气泡产生局部电离调制，其与大尺度结构线性整体流一起移动，并充当kSZ的源。我们改进了以前的这种效果的计算，使用晕模型为基础的类星体丰度的描述，并发现，kSZ失真功率谱，$C_\ell$，从气泡是次主导kSZ斑片状再电离驱动的星系。然而，两个$C_\ell$的形状非常不同，类星体泡$C_\ell$在$\ell \approx 500-700$处有一个峰值，而$C_\ell$由于不规则的再电离而在$\ell > 1000$处变平，因此在未来的调查中，如CMB-HD，使用$C_\ell$模板拟合将两者分开是合理的。接下来，我们研究单个类星体泡在宇宙微波背景带上的印记，并表明它可以在像CMB-HD这样的高分辨率、雄心勃勃的努力中被检测到。在CMB中探测到高红移的类星体泡将携带与在HI或Lyman- $α$中探测到的信息互补的信息，并且联合分析可以用来打破参数简并。
2023-03-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Quasar SDSS J105041.35+345631.3: Black Hole Recoil or Extreme Double-Peaked Emitter?
类星体SDSS J105041.35+345631.3（z = 0.272）的宽发射线相对于窄线和宿主星系蓝移了3500 km/s。这样的天体可能是反冲的超大质量黑洞、双黑洞、两个天体的叠加，或者是宽发射线区域的不寻常几何形状。在宽线红移处没有窄线反对叠加。J1050+3546的新Keck光谱对二元模型提出了严格的限制。大的速度位移和对称的H-β分布，以及窄的线光谱的结合，使J1050+3546成为黑洞反冲的有趣候选者。然而，光谱的其他方面表明，该物体很可能是一个极端的“双峰发射体”。我们讨论了可能的观测测试，以确定这个特殊物体的真实性质。
2009-12-02 astro-ph.CO
The Lyman-$α$ emitter bispectrum as a probe of reionization morphology
本研究提出利用高红移莱曼-α发射体（LAE）的双谱作为再电离探测工具，通过模拟验证其比功率谱对再电离时间、形态及源族特性更敏感，为当前和未来LAE巡天提供了新的高阶统计探测手段。
2025-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Reionization and high-redshift galaxies: the view from quasar absorption lines
确定第一个星系何时以及如何再电离星系际介质（IGM）有望揭示第一个物体的性质和重子的宇宙历史。为了实现这一目标，类星体吸收线通过探测星系和星系际尺度上扩散气体的性质发挥了独特的作用。在这篇综述中，我们研究了多种方式，其中吸收线跟踪星系和IGM附近的再电离时代之间的连接。我们首先描述了如何使用Ly $α$森林来确定电离紫外线背景的强度和全球电离发射率预算。至关重要的是，这些测量反映了所有星系逃逸的电离辐射，包括那些太微弱而无法直接检测的星系。然后，我们讨论从金属吸收线到再电离时代星系及其周围环境的见解。目前的观测表明，在环星系环境中的金属积累超过$z \sim 6$至5，虽然电离的变化也会影响金属线属性的演变。在这些红移的金属吸收体中，有相当一部分可能追踪到相对低质量的星系。最后，我们审查约束从Ly $α$森林和类星体附近区域的时间再电离。与其他高红移宇宙的探测器一样，吸收线数据与相对较晚的再电离结束（$5.5 \lesssim z \lesssim 7$）相一致;然而约束仍然相当弱。通过改进分析技术，增加光学和红外巡天中已知的高红移类星体的数量，下一代观测设施的灵敏度大幅提高，以及与再电离时代其他探测器的协同作用，预计将取得重大进展。
2015-10-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
Imaging Atomic and Highly Excited Molecular Gas in a z=6.42 Quasar Host Galaxy: Copious Fuel for an Eddington-Limited Starburst at the End of Cosmic Reionization
我们利用Plateau de Bure干涉仪对z=6.42的类星体SDSS J114816.64+525150.3（以下简称J1148+5251）的宿主星系进行了CO（J=7-6）和CI（3 P2 - 3 P1）辐射的观测。CO（J=7-6）发射的区域是空间分辨的，其大小为5 kpc，与早期的CO（J=3-2）观测结果一致。结合这个源中碰撞线激发的修正模型，这表明CO J=7-6线追踪的高激发分子气体是亚热激发的（仅显示CO J=3-2光度的58+/-8%），但不是更集中的。我们还在主星系J1148+5251中检测到CI（3 P2 - 3 P1）发射，但该线太暗，无法进行可靠的尺寸测量。根据CI（3 P2 - 3 P1）线通量，我们得出总碳原子质量为M_CI= 1.1 × 10 ^7 M_sun，相当于总分子气体质量的约5 × 10 ^-4倍。我们还搜索了H_2O（J_KaKc=2_12-1_01）的发射，得到了一个灵敏的谱线发光极限：L ′_H_2O <4.4 × 10^9 K kms pc ^2，即<CO（J=3-2）光度的15%。在宇宙再电离结束时，这个类星体宿主中温暖的、高度激发的分子气体、原子气体和尘埃维持着一个强烈的星暴，其表面密度达到了爱丁顿（Eddington）在千秒差距尺度上限制恒星形成所预测的那样高。
2009-07-31 astro-ph.CO
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
