Constraining Reionization with Lyman Alpha Emitting Galaxies
中性弥漫星系际气体存在于再电离时期（EoR）抑制了背景星系发射的莱曼α（Lya）通量。在这一章中，我总结了越来越多的观测支持的说法，星系在z>6时发射的Lya光子被干预的HI气体抑制。我描述的关键物理过程中影响Lya转移EOR。我认为，尽管与这个复杂的多尺度问题的不确定性，在Lya发射星系在z=0-6的数据强烈表明，观察到的减少Lya流量从星系在z>6是由于额外的干预HI气体。主要的问题是，在扩散中性IGM中，这种额外的HI气体占多大比例。我总结了如何在现有的和即将到来的仪器未来的调查，预计将大大减少现有的观测不确定性。有了这些改进的数据，我们将有可能确定Lya发射星系的再电离。
2015-11-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Models of the Cosmological 21 cm Signal from the Epoch of Reionization Calibrated with Lyman-alpha and CMB Data
在这里，我们提出了21厘米的预测，从高动态范围模拟的范围内的再电离的历史，已被测试对可用的莱曼α和CMB数据。我们正在进行的和即将到来的实验中的再电离的后期阶段的限制，其中氢自旋温度显着大于CMB温度的预测空间21厘米波动的可观测性进行评估。与现有的莱曼α数据和宇宙微波背景辐射测量的汤姆逊光学厚度一致的模型预测，在红移z=7--10的情况下，21 cm亮温的方差在10--20 mK^2之间，这是正在进行的和即将进行的实验所能达到的尺度（k < 1 h/cMpc）。这仅仅是比正在进行的信号均方根值实验所声称的灵敏度低几个系数。我们的再电离历史的不同模型作出了显着不同的预测红移的演变，从而21厘米功率谱的频率依赖性，并应容易辨别的LOFAR（后来HERA和SKA 1）在其设计灵敏度。我们的模拟有足够的分辨率来评估高密度莱曼极限系统的影响，这些系统可以自我屏蔽电离辐射，即使周围的氢高度电离，也能保持21厘米的亮度。我们的模拟预测，包括在高度电离的区域中的自保护气体的影响，减少了约30%的大规模21厘米的功率。
2016-09-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
The 21cm bispectrum during reionization: a tracer of the ionization topology
我们计算的21厘米信号的双谱在时代的再电离的三个不同的再电离的情况下，是基于一个暗物质N体模拟结合自洽的，半数值模型的星系演化和再电离。我们的再电离方案不同的电离逃逸分数（$f_\mathrm{esc}$）的趋势与潜在的星系属性，并涵盖物理上合理的范围，即$f_\mathrm{esc}$有效地减少，是恒定的，或增加与晕质量。我们发现21厘米的双谱是敏感的电离拓扑结构，显着不同的电离和中性区域的大小分布在整个再电离。从挤压到拉伸三角形，21厘米双谱的特征是从负值到正值的符号变化，电离和中性区域分别代表低于平均值和高于平均值的浓度。符号的变化的位置提供了一个示踪剂的电离和中性区域的大小分布，并允许我们确定三个主要制度，21厘米的双谱在再电离过程中经历。特别是在再电离的早期阶段，其中的21厘米双谱跟踪电离区域的尺寸分布的峰值的制度，提供了令人兴奋的前景钉扎再电离与即将到来的平方公里阵列。
2019-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Unveiling the Phase Transition of the Universe During the Reionization Epoch with Lyman-alpha
再电离时代（6 < z < 10）标志着我们宇宙中第一个大星系成长成熟并开始影响周围宇宙的时期。大质量恒星和潜在的吸积超大质量黑洞使宇宙充满了电离辐射，烧掉了自复合（z~1000）以来充满星系际介质（IGM）的中性气体薄雾。这一过程的演变限制了这些最早的光源的关键特性，因此在观测上限制再电离是未来十年的一个关键科学目标。从光度学确定的星系中测量莱曼α辐射是一个高度限制的再电离探测器，因为中性IGM会共振散射这些光子，降低可探测性。虽然8- 10米望远镜已经完成了大量的工作，但这些观测需要超大型望远镜（ELT）;今天10米级望远镜的通量极限仅足以观测已知最亮的星系（m < 26）。用巨型麦哲伦望远镜（GMT）和30米望远镜（TMT）进行的超深探测将能够探测到比今天最深探测微弱2-3个星等的星系的莱曼α辐射。GMT上的宽场光纤光谱学与TMT上的窄场AO辅助狭缝光谱学相结合，将能够探测整个再电离时期电离气泡的预期大小，随后使用宽场红外空间望远镜进行度尺度深度成像调查。这些数据将提供第一个解决莱曼α为基础的地图的电离星系际介质在整个时代的再电离，约束模型的时间和空间演变的这种相变。
2019-03-11 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
Reionization morphology and intrinsic velocity offsets allow transmission of Lyman-α emission from JADES-GS-z13-1-LA
本研究结合星系形成模型与IGM再电离模拟，探究高红移星系Lyα发射的可探测性，发现再电离形态对探测概率有显著影响，为解读高红移Lyα观测提供了重要依据。
2024-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
First Results from the Lyman Alpha Galaxies in the Epoch of Reionization (LAGER) Survey: Cosmological Reionization at z ~ 7
我们目前的第一个结果，从正在进行的LAGER项目（莱曼阿尔法星系在时代的再电离），这是最大的窄带调查$z \sim$ 7星系的日期。使用专门为NOAO/CTIO 4米布兰科望远镜上的超级大面积暗能量相机（DECam）建造的窄带滤波器NB 964，LAGER在3 deg PDMATHAMN COSMOS领域收集了34小时的NB 964窄带成像数据。我们已经确定了23个莱曼阿尔法Ehrman（LAE）候选人在$z$ = 6.9在中央2度$^2$区域，其中DECam和公共COSMOS多波段图像存在。由此产生的光度函数可以被描述为一个Schechter函数，在亮端有一个显著的过量（4个星系的$L_{Lyα} \sim $ 10 $^{43.4\pm0.2}$ erg s $^{-1}$）。在$L_{Lyα}\sim$ 10 $^{43.4\pm0.2}$和$^{-1}$处的数密度与z= 6.6相比几乎没有变化，而在较暗的$L_{Lyα}$处，数密度显著降低。总的来说，我们看到Ly $α$光度密度从$z$ = 5.7减少到6.9。结合一个更温和的演变的连续紫外线光度密度，这表明一个因素的$\sim 3$抑制的Ly $α$通过辐射传输通过$z \sim$ 7星系际介质（IGM）。它表明IGM中性分数$x_{HI}$ $\sim$为0.4- 0.6（假设Ly $α$速度偏移为100-200 km…
2017-06-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Rapid Decline of Lyman-alpha Emission Toward the Reionization Era
观测到的z>6.5的强莱曼α发射星系的亏损归因于星系际介质（IGM）中中性氢的增加和/或星系性质的演变。为了研究这一点，我们使用Mosfire对z>7星系进行了非常深的近红外光谱分析。我们使用两种方法测量z~8处的莱曼α分数（z=7.7处的组合光度红移峰）。首先，我们使用广泛的模拟直接推导出NLyα/Ntot，以纠正不完整性。其次，我们使用了贝叶斯形式（由Treu等人在2012年引入），将z>7的星系光谱与z~6的莱曼α等效宽度（WLyα）分布模型进行了比较。我们探索了两个简单的演化场景：平滑演化，其中莱曼α在所有星系中以恒定的因子衰减（可能是由于星系演化过程或IGM不透明度缓慢增加），以及斑块演化，其中莱曼α在某些部分的星系中被阻挡（可能是由于IGM仅沿某些部分的视线不透明）。与直接方法相比，贝叶斯形式主义具有更强的约束条件。将我们的数据与文献中的数据相结合，我们发现在z~8处，与z~6值相比，使用平滑和斑块场景时，莱曼α分数下降了>3倍（84%置信区间）。此外，我们发现了一个初步的证据表明，数据有利于补丁的情况下顺利（与“积极”贝叶斯证据），扩大在z~7观察到更高的红移的趋势。如果这种减少是理论预测的再电离的结果，那么我们的数据意味着IGM中的体积平均中性氢分数>0.3，这表明宇宙的再电离正在进行中。
2014-09-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Constraining Reionization with the $z \sim 5-6$ Lyman-$α$ Forest Power Spectrum: the Outlook after Planck
普朗克报告的CMB电子散射光学深度的最新测量结果显着减少了HI再电离模型的允许空间，指向一个较晚结束和/或较短的延长相变比以前认为。再电离脉冲加热星系际介质（IGM）到$\sim10^4$ K，由于扩散气体中的冷却和动力学时间较长，与哈勃时间相当，再电离加热的记忆被保留下来。因此，后期结束的再电离对$z\sim5-6$ Lyman-$α$（ly $α$）森林的结构具有重要意义。使用国家的最先进的流体动力学模拟，使我们能够改变再电离及其相关的热注入的时间，我们认为，现存的热再电离的签名可以通过检测在$5< z<6$的Ly $α$森林功率谱。这是因为功率的小规模切断不仅取决于这些时期的IGM温度，而且对IGM全热历史设定的压力平滑尺度特别敏感。比较我们不同的再电离模型与现有的测量在$z=5.0-5.4$的Ly $α$森林通量功率谱，我们发现，模型满足普朗克的$τ_e$，约束有利于适量的热注入与星系驱动的再电离一致，但不利于类星体驱动的情况。我们探讨了不同的再电离历史和加热模型对功率谱形状的影响，并发现它们可以产生类似的效果，但认为这种简并可以用足够高质量的数据来打破。我们研究了在$z\simeq 6$使用模拟类星体光谱测量通量功率谱的可行性，并得出结论，一个样本的$\sim10$高分辨率光谱与可达到的信噪比将允许区分不同的再电离方案。
2019-04-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
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 Emitting Galaxies as a Probe of Reionization
再电离时代（EoR）是我们宇宙演化的一个里程碑。在EoR期间存在的恒星形成星系可能会以Lyman Alpha（Lya）线发射其辐射光度的显着部分（约5-40%）。然而，在EoR期间存在的中性星系际气体对在这个时期从星系逃逸的Lya发射是不透明的，这使得它很难被观察到。中性星系际介质（IGM）因此可能会通过抑制来自背景星系的Lya通量来揭示自己。有趣的是，现在在z >6的星系中观察到观测到的Lya通量“突然”减少。这篇评论包含了Lya辐射过程的详细总结：我描述了（i）主要的Lya发射过程，包括碰撞激发和复合（并推导出著名的因子“0.68”），和（ii）基本的辐射转移概念，包括例如部分相干散射、频率扩散、共振与机翼散射，光学厚相对于“极”光学厚（静态/流出/塌陷）介质和多相介质。在此审查之后，我推导出的Gunn-Peterson光学深度的IGM在（非均匀）再电离和后再电离的表达式。然后，我描述了为什么目前的观察似乎需要一个非常快速的演变的体积平均中性部分的氢在现实的非均匀再电离模型的背景下，并讨论在这种解释的不确定性。最后，我描述了现有的和未来的调查和仪器可以帮助减少这些不确定性，并允许我们充分利用Lya发射星系作为EoR的探测器。
2014-08-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
The galaxy-IGM connection in THESAN: the physics connecting the IGM Lyman-$α$ opacity and galaxy density in the reionization epoch
利用THESAN模拟研究再电离末期类星体视线莱曼-$\alpha$光学深度与星系分布的联系，揭示其对红移相关距离处星系的敏感性，并探讨电离源和暗物质性质的影响。
2025-08-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the Tail-End of Reionization Using Lyman-$α$ Transmission Spikes
我们研究了合成类星体光谱中$z > 5$处的Lyman-$α$传输尖峰，并讨论了它们与星系际介质性质的联系以及它们约束再电离模型的能力。我们使用最先进的辐射流体动力学模拟从宇宙再电离计算机系列预测传输尖峰的数量作为红移的函数，无论是在无限光谱分辨率的理想情况下，并在一个现实的观测设置。传输尖峰产生于位于紫外线源附近的高度电离的低密度区域。我们发现，大多数预测的尖峰是目前的观测无法解决的，并表明我们的模拟光谱与类星体ULAS J1120+0641的观测结果一致，约15%的实现。尖峰高度与气体密度和电离分数相关，但当合成光谱被平滑到实际可实现的光谱分辨率时，前一个链接被删除。尖峰宽度和相关的欠密区域的范围之间存在线性关系，其斜率依赖于红移。与观测结果一致，尖峰传输通量在距离明亮星系很小的地方被抑制，因为这些星系位于过密区域。我们认为，这种反相关可以用来限制大规模的密度模式。
2019-03-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing Patchy Reionization with the Void Probability Function of Lyman-$α$ Emitters
我们探讨什么样的约束，全球电离氢分数的空概率函数（VPF）聚类可以给莱曼-阿尔法Galerkin在再电离时代（LAGER）的窄带调查作为一个功能的区域。中性氢对莱曼α发射的作用就像雾一样，测量莱曼$α$发射体（LAEs）的光度函数下降已被用来限制窄带巡天中的电离分数。然而，LAEs的聚集与光度函数的内在演化无关，并且可以为不同模型下的再电离提供额外的约束。VPF测量给定圆为空的可能性。它是一种体积平均聚类统计量，可跟踪高阶相关性的行为，其简单性为规划调查提供了有用的框架。利用\citet{Jensen2014}方法对不同电离量的星系际介质中LAEs的模拟，我们预测了LAGER成像的一个（301 × 150.5 × 30 Mpc $^3$）、四个（5.44 $\times 10^6$ Mpc $^3$）和八个（1.1 $\times 10^7$ $^3$）场中VPF的行为。我们研究的VPF在5和13弧分，对应的最小规模暗示的LAE密度和分离的二维VPF从随机的，和最大规模从8场15.5度$^2$ LAGER地区。我们发现，即使是一个单一的DECam领域的LAGER（2-3度$^2$）可以区分大多数中性与电离。此外，我们发现四个场可以区分30%、50%和95%的电离;八个场甚至可以区分30%、50%、73%和95%的电离。
2022-10-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Modelling the observed luminosity function and clustering evolution of Lyman-$α$ emitters: growing evidence for late reionization
利用经验静止坐标系等效宽度分布模型研究了高红移（z > 5）Lyman- $α$发射星系（LAE）的星系群.我们校准到观测到的光度函数和角关联函数在z = 5.7测量的SILVERRUSH调查。这使我们能够填充的高动态范围舍伍德模拟套件LAEs，并计算其LY $α$发射通过星系间介质（IGM）的传输。我们使用这个模拟的人口来探索IGM对LAEs的高红移观测的影响，并在z = 6.6，7.0和7.3的窄带滤波器红移的预测。比较我们的模型与现有的观测，我们发现一个后期再电离的建议，与最近的低光学厚度来自宇宙微波背景（CMB）的普朗克合作和不透明度波动的Ly $α$森林。我们还探讨了环银河系介质（CGM）的作用和较大的体积的气体，这是降落到主机晕与IGM在衰减的LY $α$信号，发现一个显着的部分衰减是由于CGM和降落的气体，这增加了对再电离结束，虽然有一个大的分散在整个模拟LAE人口。
2019-02-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Imprints of temperature fluctuations on the $z\sim5$ Lyman-$α$ forest: a view from radiation-hydrodynamic simulations of reionization
再电离导致星系际温度的大的空间波动，在其完成后可以持续很长时间。我们研究的印记，这种波动的$z\sim5$李$α$森林通量功率谱使用一组辐射流体动力学模拟不同的再电离方案。我们发现，大规模的相干温度波动带来的$\sim20-60\%$额外的功率在$k\sim0.002$ s/km，与最大的增强模型中的再电离是延长或结束的最新。在较小的尺度（$k\gtrsim0.1$秒/公里），我们发现，温度波动抑制功率的$\lesssim10\%$。我们发现，功率谱的形状是最敏感的再电离中点，而不是温度波动从再电离的补丁。然而，对于我们所有的模型与再电离中点的$z\le 8$（$z\le 12$）的形状差异是$\lesssim20\%$（$\lesssim40\%$），因为一个令人惊讶的匹配良好的取消之间的热加宽和压力平滑，发生现实的热历史。我们还考虑在紫外背景的波动，发现它们对功率谱的影响要比温度波动小得多，在$k\gtrsim0.01$ s/km。此外，我们比较我们的模型功率谱测量，发现我们的模型与$z<8$的再电离中点是强烈优于另一个，我们所有的模型与$z\geq8$的中点被排除在$2.5σ$。未来的测量可能能够区分可行的再电离模型，如果它们可以在较低的$k$下进行，或者，如果高$k$功率上的误差条可以减少一个因子$1.5$。
2019-10-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Galaxy Proximate Damped Lyman-Alpha Systems and HI Reionization Topology in TECHNICOLOR DAWN
New Mexico State University（新墨西哥州立大学）；Cosmic Dawn Center (DAWN)（宇宙黎明中心（DAWN））；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen / DTU-Space Technical University of Denmark（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所/丹麦技术大学空间研究所）
本文通过TECHNICOLOR DAWN模拟研究了高红移银河系前景中的近邻Lyman-α吸收体（PDLAs）与HI再电离拓扑的关系，探讨了PDLAs是否能作为再电离进程的示踪体。
2026-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-alpha opacities at z=4-6 require low mass, radiatively-suppressed galaxies to drive cosmic reionization
高红移的莱曼-α森林，特别是冈恩-彼得森槽，是再电离时代（EoR）发生的中性到电离的星系间介质（IGM）转变的最明确的标志。最近的研究，例如Kulkarni等人（2019 a）和Keating等人（2019），表明在重叠后再现观测到的莱曼α不透明度需要宇宙发射率的非单调演变：上升，在z=6时达到峰值，然后向前降低到z=4。考虑到星系的形成和宇宙恒星的形成率在这些时期仍然在不断上升，这样的演化是令人困惑的。在这里，我们使用新的RAMSES-CUDATON模拟表明，这样的峰值演化可能会自然发生在一个完全耦合的辐射流体动力学框架。在我们的基准运行中，z>6处的宇宙发射率主要由低质量（M $_{\rm DM}<2.10^9$ M $_{\odot}$）、高逃逸分数晕群控制，驱动再电离，直至重叠。接近z=6时，由于电离UV背景的上升，该群体被辐射抑制，并且其发射率下降。在此期间，高质量的晕人口建立和它的发射率上升，但不够快，以补偿低质量晕的调光，因为低逃逸分数。因此，这两个群体的电离发射率的组合自然导致宇宙发射率的上升和下降，从z=12到z=4，在z=6处达到峰值。另一种运行的特点是高质量晕的逃逸分数较高，随后在低质量下抑制，导致电离速率过冲，IGM过度电离，因此莱曼α不透明度过低。
2021-09-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic Reionization On Computers: Statistics, Physical Properties and Environment of Lyman Limit Systems at $z\sim6$
该研究利用 CROC 辐射转移宇宙学模拟和 3000 条合成类星体视线，分析 $z\sim6$ 时 LLS 的物理性质及其与星系、IGM 大尺度结构的关联。
2024-03-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
New Methods for Identifying Lyman Continuum Leakers and Reionization-Epoch Analogues
识别发射莱曼连续辐射（LyC泄漏）的低红移星系是研究再电离时期星系形成的主要间接方法之一。然而，不仅证明了识别这样的系统是具有挑战性的，而且还不确定低红移LyC泄漏者是否是宇宙再电离源的真正“类似物”。在这里，我们使用高分辨率的宇宙学辐射流体动力学模拟，以检查是否模拟星系在再电离时代共享类似的发射线特性观测到的LyC泄漏在$z\sim3$和$z\sim0$。我们发现具有高LyC逃逸分数（$f_{\rm esc}$）的模拟星系通常表现出高O32，并且与$z\sim3$ LyC泄漏者填充在R23-O32平面的相同区域。然而，我们发现，视角，金属丰度和电离参数都可以影响星系在O32- $f_{\rm esc}$平面上的位置。基于发射线诊断以及它们与$f_{\rm esc}$的相关性，$z\sim3$的低金属量LyC泄漏者似乎是再电离时代星系的良好类似物。相比之下，本地[SII]-缺乏星系不重叠的模拟高红移LyC泄漏的SII-BPT图;然而，这种诊断可能仍然是有用的识别泄漏。我们使用我们的模拟星系来开发多种新的诊断方法，以使用IR和星云发射线来识别LyC泄漏。我们表明，我们的模型只使用[CII] $_{\rm 158μm}$和[OIII] $_{\rm 88μm}$可以识别潜在的泄漏从非泄漏从本地矮星系调查。最后，我们将此诊断应用于已知的高红移星系，并发现在$z=9.1$的MACS 114…
2020-08-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Evolution of the Lyman-Alpha Luminosity Function During Reionization
氢再电离发生的时间范围是高度不确定的，但可以通过观测来自遥远来源的莱曼α（Ly $α$）发射来限制。星系际介质（IGM）中的中性氢使星系发射的Ly $α$ ~光子衰减。随着再电离的进展，IGM不透明度降低，增加了Ly $α$ ~的可见性。Ly星系的$α$ ~光度函数（LF）是一个有用的工具来限制再电离的时间轴。在这项工作中，我们模型的Ly $α$ ~LF作为红移，$z=5-10$，和平均IGM中性氢分数，$\overline{x}_\textsc{hi}$的函数。我们结合从非均匀再电离模拟得到的Ly $α$ ~光度概率分布与UV LF模型来模拟Ly $α$ ~LF。随着中性部分的增加，Ly $α$ ~发射星系的平均数密度减小，亮度降低，尽管对于$\overline{x}_\textsc{hi} \lesssim 0.4$，Ly $α$ ~LF只有很小的减少。我们使用我们的模型来推断IGM中性分数在$z=6.6, 7.0, 7.3$从观察到的赖氨酸$α$ ~ LF。我们的结论是，有一个显着的增加，在中性分数增加红移：$\overline{x}_\textsc{hi}(z=6.6)=0.08^{+ 0.08}_{- 0.05}, \, \overline{x}_\textsc{hi}(z=7.0)=0.28 \pm 0.05$和$\overline{x}_\textsc{hi}(z=7…
2021-07-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
The THESAN project: Lyman-alpha emission and transmission during the Epoch of Reionization
高红移莱曼α发射星系（LAEs）的可见性对星系形成过程和再电离时代（EoR）提供了重要的限制。然而，预测现实的和有代表性的统计数据与观测比较，是一个重大的挑战，在大容量的宇宙学模拟的背景下。THESAN项目提供了一个独特的框架，通过将最先进的星系形成（IllustrisTNG）和尘埃模型与Arepo-RT辐射磁流体动力学求解器相结合，解决了这种限制。在这一初步研究中，我们提出了对旗舰模拟的莱曼α中心分析，该模拟解决了整个宇宙（95.5 cMpc）^3区域的原子冷却晕。为了避免数值伪影，我们设计了一种新的方法，精确的频率相关的线辐射转移的存在下，连续的哈勃流，转移到更广泛的天体物理应用。我们的可扩展的方法突出了LAEs和红色阻尼翼传输作为再电离探针的实用性，它揭示了不同星系，视线和频带的非平凡趋势，可以在覆盖分数的框架中建模。事实上，在考虑了影响大尺度电离气泡形成的环境因素（如红移和紫外线强度）后，星系和视线之间的变化主要取决于随机过程，包括特殊的速度和自屏蔽系统，这些系统对不幸的射线的影响比其他系统更大。在整个EoR的地方和宇宙学的光学深度往往大于或小于单位，这样的exp（-tau）的行为导致各向异性和双峰transmittance。未来的调查将受益于针对罕见的明亮物体和适居带LAE来推断这些（不可）预测的（不利）优势的存在。
2022-04-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Imaging reionization's last phases with I-front Lyman-$α$ emissions
本文提出利用电离前沿的莱曼α发射，通过窄带巡天直接成像再电离末期中性岛的轮廓，模拟显示其表面亮度极低，但宽场窄带成像有望探测到，为研究再电离提供新途径。
2025-01-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Reionization in Technicolor
我们提出了Technicolor Dawn模拟，一套宇宙辐射流体动力学模拟的第一个12亿年。通过模拟一个空间不均匀的UVB的飞行与24个频率和解决暗物质晕下降到$10^8 M_\odot$内12 $h^{-1}$兆秒差距卷，我们的模拟统一观测星系际和环星系介质，星系和再电离到一个共同的框架。唯一一个被精确调整的参数，逃离星际介质的电离光子的分数$f_{\mathrm{esc,gal}}(z)$，被调整以匹配莱曼- $α$森林和宇宙微波背景的观测。通过这一单次校准，我们的模拟再现了再电离的历史;星系的恒星质量-恒星形成率关系; $z\sim5$处阻尼$α$吸收体（DLAs）的数密度和金属丰度;弱金属吸收体的丰度;紫外背景（UVB）振幅;以及$z=5.4$处的$α$通量功率谱。星系恒星质量和紫外光度函数是不足的$\leq2\times$，建议过于激烈的反馈模型。莱曼- $α$森林中的平均透射率在$z<6$处产生不足，表明UVB振幅和莱曼- $α$透射率的测量之间存在张力。观察到的SiIV柱密度分布被合理良好地再现（$\sim 1σ$低）。相比之下，CIV仍然显着不足，尽管被一个强烈的$>4$ Ryd UVB提高。通过增加金属产率来解决这个问题将过度产生弱吸收体和DLA金属量。相反，观测到的来自高红移星系的高电离辐射强度和来自其环境的吸收表明，传统恒星种群模型的电离通量太软。
2018-07-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cross-correlating 21cm intensity maps with Lyman Break Galaxies in the post-reionization era
我们研究了Lyman Break Galerkin（LBG）的空间分布与$z\sim[3-5]$的21 cm强度映射信号之间的互相关。在这些红移，星系反馈应该只会轻微影响物质的功率谱，中性氢的分布是独立的类星体光谱的约束。使用高分辨率的N体模拟，填充中性氢后验，我们预测预期的LBG-21厘米交叉光谱及其误差为21厘米的领域所观察到的平方公里阵列（SKA 1-LOW和SKA 1-MID），结合光谱LBG调查具有相同的体积。对于这种设置，可以用比21 cm自谱高约10倍（并且低至约4倍小的尺度）的信噪比（SNR）检测交叉功率，其中SNR仅非常弱地依赖于红移和LBG群体。我们还表明，虽然21厘米自动和LBG-21厘米交叉光谱可以可靠地恢复后，清洁平滑光谱前景污染，只有交叉功率是鲁棒的有问题的非平滑前景，如偏振同步辐射。
2015-12-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
The Lyman-alpha luminosity function at z=5.7-6.6 and the steep drop of the faint end: implications for reionization
我们提出了新的结果，从最宽的窄带调查搜索莱曼α（Lya）发射器在z=5.7，再电离后。我们调查了分布在COSMOS、UDS和SA 22领域的总共7度$^2$。我们发现了超过11，000个线发射器，其中514个是z=5.7的鲁棒Lya候选物，体积为6.3 × 10 $^6$ Mpc $^3$。我们的Lya发射体在Lya光度上跨越了很宽的范围，从微弱到明亮（L $_{\rm Lyα}\sim10^{42.5-44}$ erg s $^{-1}$）和静止帧等效宽度（EW $_0$ ~25-1000 nm），在一个单一的均匀数据集中。通过结合我们所有的场，我们发现z=5.7 Lya光度函数的暗端斜率非常陡，具有$α=-2.3^{+0.4}_{-0.3}$。我们还提出了一个更新的z=6.6 Lya光度函数，基于可比的体积和相同的方法，我们直接比较在z=5.7。我们发现从z=5.7到z=6.6（通过$0.5\pm0.1$ dex），微弱的Lya发射体的数密度显著下降，但在亮端没有演化/L* 没有演化。z=6.6的微弱Lya发射体比z=5.7的发射体显示出更多的扩展晕，这表明中性氢起着重要作用，增加了散射并导致在再电离时期内观测丢失微弱Lya发射。总之，我们的结果表明，我们正在观察斑片状再电离，它首先发生在最亮的Lya发射体周围，允许这些源的数量密度不受中性氢分数从z~5到z~7的增加的影响。
2016-08-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Testing Lyman Alpha Emitters and Lyman-Break Galaxies as Tracers of Large-Scale Structures at High Redshifts
基于Horizon Run 5模拟，研究通过密度分布与纤维结构对比，证明LAEs和LBGs能可靠示踪高红移暗物质大尺度结构。
2025-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The spectral evolution of the first Galaxies. III. Simulated James Webb Space Telescope spectra of reionization-epoch galaxies with Lyman continuum leakage
使用四个不同的宇宙学模拟套件，我们生成合成光谱的星系不同莱曼连续逃逸分数（fesc）在红移z=7-9，在休息帧的波长范围内相关的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）NIRSpec仪器。通过研究现实的恒星形成历史和金属丰度分布的EW（Hb）-β图（以前提出的一种工具，用于识别星系具有非常高的fesc）的影响，我们发现，这些影响都不可能危及识别极端莱曼连续泄漏的星系。根据我们的模型，我们预计基本上所有z=7-9的星系，其静止坐标系EW（Hb）< 30 μ m，fesc>0.5。关于恒星星族的电离通量或z>6星系的尘埃性质的错误假设原则上会使选择产生偏差，但这种类型的实质性模型缺陷同时也会显示出它们在EW（Hb）-β图中观测到的z>6星系分布与模拟的z>6星系分布之间的偏移。这样的偏移将允许这些观测值的JWST/NIRSpec测量作为进一步模型改进的输入。
2017-01-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Galaxy Protoclusters as Drivers of Cosmic Reionization: I. Bubble Overlap at Redshift z ~ 7 in LAGER-z7OD1
University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Goddard Space Flight Center（戈达德太空飞行中心）；The University of Tokyo（东京大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research（麻省理工学院卡弗里天体物理学与空间研究研究所）；CNRS, Institut d'Astrophysique de Paris（法国国家科学研究中心，巴黎天体物理研究所）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
研究通过JWST观测红移z ~ 7原团LAGER-z7OD1中的LAEs，揭示电离气泡重叠现象，表明再电离过程加速。
2025-11-20 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
Clustering and lifetime of Lyman Alpha Emitters in the Epoch of Reionization
我们计算莱曼阿尔法Ehrs（LAE）角相关函数（ACF）在$z \simeq 6.6$和寿命的分数（为1亿年前$z\simeq6.6$）星系花费作为莱曼打破Galeros（LBG）或作为LBG与莱曼阿尔法（Ly $α$）发射使用的模型，结合SPH宇宙学模拟（GADGET-2），尘埃衰减和辐射传输代码（pCRASH）。ACF是一个强大的工具，它可以显着缩小LAE Ly $α$和UV光度函数（LF）单独允许的3D参数空间。利用这项工作，我们同时约束电离光子的逃逸分数$f_{esc}=0.05-0.5$，中性氢在星系际介质（IGM）的平均分数$\langle χ_{HI} \rangle \leq 0.01$和尘埃依赖的比例的逃逸分数的LY $α$和紫外连续谱光子$f_α/f_c=0.6-1.2$。结果表明，再电离对ACF的振幅影响最大，其印迹与$f_{esc}$和$f_α/f_c$的印迹明显不同。我们还表明，星系的临界恒星质量$M_* = 10^{8.5} (10^{9.5})M_{\odot}$产生足够的光度保持可见的LBG（LAEs）。最后，在z=6.6之前的过去1亿年中，星系作为LBG或作为Ly PDMATHAMO发射的LBG的时间分数随着UV星等的增加而增加（和恒星质量$M_*$）：考虑到观察到的（灰尘和IGM衰减）光度，当$M_{UV}$从$M_{UV} = -18.0$减小…
2015-05-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-Alpha Emitting Galaxies as a Probe of Reionization: Large-Scale Bubble Morphology and Small-Scale Absorbers
LyA发射星系在再电离时期的可见度是由大尺度气泡形态和小尺度吸收体中的弥漫HI补丁控制的。为了研究对LyA光子的影响，我们采用了一种新的分析和数值计算的组合，以三种情况：（一）“气泡”模型，其中只有扩散HI电离气泡外存在;（二）“网络”模型，其中HI只存在于过密的自保护气体;和（iii）更现实的“网络气泡”模型，其中包含两者。我们的分析证实，有一个星系际介质（IGM）的电离结构和HI馏分推断LyA调查之间的简并，因为三个模型抑制LyA通量同样非常不同的HI馏分。我们认为，LyA光度函数和休息帧等效宽度分布/LyA分数的联合分析可以打破这种简并性，并提供再电离历史及其拓扑结构的约束。我们进一步表明，限制可以改善，如果我们考虑的完整形状的M_UV依赖的红移演化的Lyman break星系的LyA部分。与传统的智慧相反，我们发现（i）下降的LyA分数大于紫外线暗的比紫外线亮的星系可以复制与网络和网络气泡模型，因此不提供斑片状再电离的唯一证据，和（ii）IGM传输PDF是单峰的气泡模型和双峰网络模型。我们进一步强调了星系吸收体互相关的重要性。将我们的模型与观察结果进行比较，当用气泡或网状气泡模型解释时，z~7处的中性分数可能为百分之几十。或者，我们得到一个保守的下限~1%的网络模型，如果我们允许的光电离率下降了约100倍，从后再电离宇宙。[删节]
2015-10-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the Reionization History and Bubble Sizes with JWST Lyman-$α$ Fraction Measurements
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Northwestern University（西北大学）
本研究利用JWST的Ly-α分数测量，结合THESAN模拟和半解析模型，约束再电离历史与电离泡尺寸，得出z~7-11处中性氢分数界限，验证了模型与观测的一致性。
2026-10-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
JWST observations of galaxy damping wings during reionization interpreted with cosmological simulations
本文利用Sherwood-Relics宇宙学模拟对比解析模型，研究JWST观测到的再电离时期星系阻尼翼，指出蓝侧残余中性氢导致差异，并认为z~7观测更宜用较小电离气泡和更强本征Lyman-$α$发射解释。
2023-08-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Spectroscopic Constraints on UV Metal Line Emission at z~6-9: The Nature of Lyman-alpha Emitting Galaxies in the Reionization-Era
最近的研究已经揭示了在z>7莱曼-α发射体的适度样品中的强UV金属发射线，表明存在硬电离光谱。如果这种高电离特征被证明是常见的，这可能表明极端辐射场在再电离时代调节莱曼α的可见度方面发挥了作用。在这里，我们呈现了7个星系的深近红外光谱，其中莱曼α发射在5.4<z<8.7（包括一个新确认的透镜星系，z=6.031）和3个明亮的z>7光度目标。在九个来源，我们没有检测到紫外线金属线。然而，在z=8.683的星系EGSY 8 p7中，我们在NV 1243预期的窄光谱窗口中检测到4.6 sigma发射线。这个特徴尚未解析（半高宽<90 km/s），可能是星云起源。EGSY 8 p7的深H带光谱显示未检测到CIV、He II和OIII。NV的存在需要77 eV以上的大量光子通量，指向由活动星系核或快速辐射冲击提供动力的硬电离光谱。无论其来源如何，EGSY 8 p7的强辐射场可能有助于Lyman-α通过可能是部分中性IGM的传输。有了这个新的发现，在z>7的十三个已知莱曼α发射体中，有五个现在已经被证明具有强烈的紫外线发射，这表明极端的辐射场在莱曼α群体中是常见的。JWST的未来观测将最终澄清这些特征的起源，并解释它们在再电离时代莱曼α可见性中的作用。
2018-06-27 astro-ph.GA
Seeing Through the Trough: Outflows and the Detectability of Lyman Alpha Emission from the First Galaxies
下一代望远镜的目标是直接观察第一代星系，这些星系启动了我们宇宙中的再电离过程。Lyman Alpha（Lya）发射线被强有力地预测为这些星系最突出的内禀光谱特征，使其成为寻找和研究高红移星系的理想目标。不幸的是，周围中性星系际介质（IGM）的巨大冈恩-彼得森光学厚度被认为使这条线在再电离之前极难探测。在本文中，我们证明了在星际介质（ISM）的辐射转移效应，这导致Lya通量出现在频率的Gunn-Peterson光学深度减少的星系，可以大大提高在高红移的Lya线检测的前景。特别是，星际HI气体的散射可以改变Lya谱线的形状，使得发射的Lya辐射的>5%直接传输到观察者，甚至通过完全中性的IGM。因此，在JWST再电离时代早期，从最小的HII“气泡”中居住的最高红移星系中直接观察“强”Lya发射线（EW > 50埃静止框架）是可能的。此外，我们表明，外流可以提高通过IGM在再电离的后期阶段，甚至后再电离传输的Lya辐射的分数。再加上第一代星系被认为具有非常大的内在等效Lya等效宽度的事实，我们的研究结果表明，在其红移Lya发射线的星系搜索可以与辍学技术竞争，可以在JWST时代探测到最高的红移。
2010-04-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-alpha emitters gone missing: the different evolution of the bright and faint populations
我们使用高动态范围的舍伍德模拟，通过周围的环和星系际介质周围的暗物质晕预计主机莱曼α发射体（LAEs）在z > 5.7，莱曼α线的传输模型。我们发现，在这些红移下，与质量较小的晕（~10^9 M_sun）相比，质量较大的晕（~10^11 M_sun）周围的CGM环境非常不同，这可能有助于这些晕内LAE的莱曼α传输的不同演化。此外，我们证实，部分差异演化可能是由于明亮的LAEs更有可能驻留在较大的电离区。我们得出结论，CGM环境和IGM电离结构的组合可能是负责在z > 6的LAE光度函数的亮端和暗端的差分演化。更一般地说，我们确认的建议，自屏蔽的中性气体在外围的主机晕可以强烈衰减莱曼α发射高红移星系。我们发现，这有一个更强大的影响，更大规模的晕主办明亮的LAEs。因此，LAE光度函数的暗端是IGM平均电离状态的更可靠的探测器。比较我们的LAEs模型与一系列的观测数据，我们发现，有利的再电离历史是我们以前提倡的“晚”和“非常晚”的再电离历史，其中再电离完成相当迅速，在z ~ 6左右。
2018-06-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Mapping reionization bubbles in the JWST era I: empirical edge detection with Lyman alpha emission from galaxies
针对单星系Lyα测量受内禀发射变化限制的问题，本文提出基于星系集合Lyα光谱的天空平面边缘检测与视线距离算法，可在JWST可行观测条件下稳健恢复半径≳10 cMpc的再电离气泡。
2024-11-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Effects of Star Formation Stochasticity on the Ly-alpha & Lyman Continuum Emission from Dwarf Galaxies during Reionization
对遥远星系的观测在提高我们对再电离时代（EoR）的理解方面起着关键作用。观测到的Ly-alpha发射线强度--用其重构框架等效宽度（EW）量化--为EoR期间和之后星系中的恒星星族和尘埃提供了有价值的诊断。在本文中，我们量化的影响，恒星形成的随机性预测的Ly-alpha EW在矮星系，使用公开可用的代码SLUG（'随机点亮星系'）。我们计算的氢电离光子的数量，以及在远紫外线的恒星形成率（SFR）在10-3-1 Msol/年的范围内的一组模型的流量。从这些通量中，我们计算亮度，L-alpha，和EW的Ly-alpha线。我们发现，随机性单独诱导一个广泛的分布在L-α和EW在一个固定的SFR，这些分布的宽度随着SFR的增加而减少。我们参数的EW概率密度函数（PDF）作为SFR依赖的双幂律。我们发现，它是可能的EW低至~ EW 0/4和高达~3倍的EW 0，其中EW 0表示预期的EW的随机性的情况下。我们认为，随机性，因此可能是重要的联系时，辍学和窄带选择的星系，当识别人口III星系，它可能有助于解释大EW（EW > 100 - 200 A）观察到的一小部分Ly-alpha选择星系。最后，我们表明，随机性也可以影响电离光子从星系的逃逸分数推断。特别是，我们认为随机性可以同时解释在z = 3.1的所谓莱曼-凹凸星系中观察到的莱曼连续统通量密度与（非电离）紫外连续统密度的异常比率，以及在z …
2012-10-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
The impact of faint AGN discovered by JWST on reionization
本研究利用ATON-HE代码模拟JWST发现的暗弱AGN对再电离的贡献，结果表明适度AGN贡献符合Lyman-α森林数据，而AGN主导情景难以调和。
2025-08-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Evidence for Large-Scale Fluctuations in the Metagalactic Ionizing Background Near Redshift Six
在$z \lesssim 6$观测到的星系际莱曼- $α$不透明度的散射，需要在预期的再电离结束后星系际介质（IGM）中性部分的大尺度波动。解释这种散射的后再电离模型调用电离紫外背景（UVB）或IGM温度的波动。然而，这些模型对莱曼- $α$不透明度和局部密度之间的关系做出了非常不同的预测。在这里，我们测试这些模型使用莱曼- $α$发射星系（LAEs）跟踪周围的密度场最长和最不透明的已知莱曼- $α$槽在$z < 6$。使用深Subaru Hyper Suprime-Cam窄带成像，我们发现在20 Mpc/ $h$的谷内$z \simeq 5.7$ LAE的高度显著的缺陷。结果是一致的模型，其中散射在莱曼- $α$不透明度附近的$z \sim 6$是由大规模的UVB波动驱动的，并不赞成的情况下，散射主要是由IGM温度的变化驱动。在这个时代的UVB波动提出了再电离模型的边界条件，并可能有助于阐明电离源的性质。
2018-03-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
The THESAN project: properties of the intergalactic medium and its connection to Reionization-era galaxies
高红移星系际介质（IGM）和原始星系群正迅速成为河外天文学的新前沿。我们调查的IGM属性和它们的连接到星系在$z\geq5.5$电离光子逃逸和暗物质的性质不同的假设下，采用我们的新的THESAN辐射流体动力学模拟套件，旨在提供一个全面的图片的出现在一个完整的再电离的背景下的星系。我们的模拟有现实的“晚”再电离的历史，匹配全球IGM属性的可用约束，并再现最近观察到的电离光子的平均自由程的快速演变。我们还检查了高z Lyman- $α$传输。光学深度的演变与数据是一致的，其分布表明，甚至比模拟更晚的再电离，虽然具有很强的灵敏度源模型。我们表明，这两个未知数的影响可以解开特征的光谱形状和分离的莱曼- $α$传输区域，开辟了可能性，以观测约束。对于第一次在模拟中，THESAN再现调制的莱曼- $α$通量作为星系距离的函数，展示了耦合一个现实的星系形成模型与适当的辐射流体动力学的力量。我们发现这个功能是非常敏感的再电离的时间，而相对不敏感的源模型。总的来说，THESAN产生了一个现实的IGM和星系人口，为未来分析高z宇宙提供了一个强大的框架。
2022-01-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Extended red wings and the visibility of reionization-epoch Lyman-$α$ emitters
本研究通过Azahar模拟发现大质量再电离星系的本征Lyα发射具有显著延展红翼，并合、视角及物理模型均影响其可见性，对推断中性氢比例具有重要意义。
2025-07-27 astro-ph.GA
The THESAN project: Lyman-alpha emitters as probes of ionized bubble sizes
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）；Universidad ECCI（ECCI大学）；York University（约克大学）；The University of Tokyo（东京大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
THESAN模拟研究了Lyman-α发射体在再电离时期如何追踪电离气泡大小，通过生成真实的LAE目录，揭示了LAE分数与气泡大小的关联性，特别是在高红移区域。
2026-04-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
The THESAN project: predictions for multi-tracer line intensity mapping in the epoch of reionization
线强度映射（LIM）是研究高红移宇宙中星系形成和宇宙学的一种强有力的技术。我们提出LIM估计的选择谱线起源于星际介质（ISM）的星系和21厘米的排放中性氢气在宇宙中使用大体积，高分辨率THESAN再电离模拟。利用HII区亚分辨率光电离模拟和MonteCarlo辐射转移计算相结合的方法，估算了高红移星系（$z\gtrsim5.5$）的尘埃衰减光谱能量分布（SED）。我们发现，衍生的光度特性，如紫外（UV）光度函数和紫外线连续斜率匹配观测推断值，证明了SED建模的准确性。我们提供适合的亮度-恒星形成率关系（L-SFR）的最亮的发射线，并发现，重要的差异之间存在的派生的标度关系和广泛使用的低$z$的，因为星际介质的再电离时代的星系一般是金属富集比在其低红移的同行。我们使用这些关系来构建线强度地图的星云发射线和交叉相关的21厘米发射。有趣的是，相关开关符号（$k_\mathrm{transition}$）的波数在很大程度上取决于再电离模型，并在较小程度上对目标发射线，这是一致的图片，$k_\mathrm{transition}$探测电离区域的典型尺寸。导出的尺度关系和强度图代表了一个及时的最先进的框架，用于预测和解释当前和即将到来的LIM实验的结果。
2022-06-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Prevalence of Galaxy Overdensities Around UV-Luminous Lyman $\mathbfα$ Emitters in the Epoch of Reionization
在再电离时代结束之前，宇宙中的氢主要是中性的。这导致了星系际介质中$z\gtrsim6$星系的Ly $α$线的强烈衰减。尽管如此，Ly $α$已经被检测到非常高的红移（$z\sim9$）的几个特别是紫外发光星系。在这里，我们测试在何种程度上银河系的本地环境可能会影响这样的源的Ly $α$传输。我们提出了一个专门的哈勃空间望远镜（HST）在CANDELS/EGS领域的成像分析，以寻找周围的三个最紫外发光和最遥远的光谱确认的LY $α$发射器：EGS-zs 8 -1，EGS-zs 8 -2和EGSY-z 8 p7在$z_\mathrm{spec}=7.73$，7.48和8.68，分别较暗的邻居。我们结合多波长HST成像与斯皮策数据，可靠地选择$z\sim7-9$星系周围的中央，紫外光源。在所有的情况下，我们发现一个明确的增强相邻星系相比，在一个空白领域的预期数量（由一个因素$\sim 3-9\times$）。因此，我们的分析揭示了宇宙再电离时代的心脏发光的LY $α$发射源周围无处不在的超密度。我们表明，我们的结果是非常符合预期的龙模拟，证实了理论预测，第一个电离气泡优先形成在过密区域。需要JWST对这里确定的邻近星系进行后续观测，以确认它们的物理联系，并绘制出这些来源产生的电离区。
2021-12-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Web Epoch of Reionization Lyman-$α$ Survey (WERLS) I. MOSFIRE Spectroscopy of $\mathbf{z \sim 7-8}$ Lyman-$α$ Emitters
本文介绍了 WERLS 巡天首批结果，利用 Keck 望远镜在 JWST 深场中对再电离时代的明亮星系进行光谱观测，探测到 11 个 z~7-8 莱曼-α发射体，产率约 13%，为研究宇宙再电离过程和质量分布提供了重要工具。
2023-09-13 astro-ph.GA
The THESAN project: Lyman-alpha emitter luminosity function calibration
Lyman-alpha发射星系（LAEs）在再电离时期的可观测性可以提供演化中性氢气分布的灵敏探针，从而为区分不同的再电离模型提供有价值的约束。在这项研究中，我们利用新的THESAN套件的大体积（95.5 cMpc）宇宙辐射流体动力学模拟直接模拟从个别星系和随后的传输通过星系际介质的Ly $α$发射。THESAN将AREPO-RT辐射流体动力学求解器与IllustrisTNG星系形成模型相结合，包括高分辨率和中等分辨率的模拟，旨在研究晕质量相关逃逸分数的影响，替代暗物质模型和数值收敛。我们发现重要的差异在LY $α$传输的基础上再电离的历史，气泡形态，频率偏移线中心，和星系亮度。对于一个给定的全球中性分数，Ly $α$传输降低时，低质量晕占主导地位的再电离高质量晕。此外，单个星系的视线变化大于所有星系的变化。这共同影响LAE的可见性，直接影响观察到的Ly $α$光度函数（LF）。我们采用高斯过程回归使用SWIFTmulator快速约束的经验模型的尘埃逃逸分数和紧急谱线配置文件，以匹配观察到的LF。我们发现，尘埃强烈影响的Ly $α$传输和覆盖分数的$M_{UV} < -19$星系的$M_{vir} > 10^{11} {\rm M}_{\odot}$晕，这样的主导模式，以消除Ly $α$光子在非LAEs的变化，从低IGM传输到高尘埃吸收周围$z \sim 7$。
2023-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Ringing of the Reionization: A first direct measurement of the intergalactic pressure smoothing scale at redshift z>4.2 as imprinted onto small-scale peculiar velocities in the Lyman-alpha forest
University of Hertfordshire（赫特福德大学）；Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge（剑桥大学卡弗里宇宙学研究所）；SISSA- International School for Advanced Studies（国际高等研究学院）；INFN – National Institute for Nuclear Physics（意大利国家核物理研究所）；IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；INAF, Osservatorio Astronomico di Trieste（的里雅斯特天文台）；ICSC - Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing（高性能计算、大数据与量子计算国家研究中心）；Institute of Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文学研究所）
研究通过识别投影特殊速度梯度功率谱中的声学特征，利用玩具模型和线性理论，结合模拟方法及对z = 4.2 - 5.0通量功率谱的测量，首次直接测得高红移下宇宙间压力平滑尺度，为恢复热历史观测计划奠基。
2026-07-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
