Heating of the Intergalactic Medium by Hydrogen Reionization
在再电离过程中，星系际介质被超音速电离锋（I-锋）脉冲加热。I-锋后的峰值气体温度$T_\mathrm{reion}$是再电离后热历史模型中的一个关键不确定性。在这里，我们使用高分辨率的辐射转移模拟研究的参数空间的$T_\mathrm{reion}$。我们发现，$T_\mathrm{reion}$是只有温和的敏感性的入射辐射的光谱在大多数的参数空间，温度主要由I-前速度。我们还探讨了目前的再电离模型预测$T_\mathrm{reion}$通过测量I-前速度在宇宙学辐射转移模拟。我们发现，后I-前的温度演变向更热的值作为再电离的进展。$T_\mathrm{reion} = 17,000-22,000$ K的温度在再电离的前半部分是典型的，但如果I-锋速度达到$\sim10^4$ km/s，如我们的模拟所发现的，则可能在该过程接近结束时达到$T_\mathrm{reion} = 25,000 - 30,000$ K。较短的再电离时期导致较热的$T_\mathrm{reion}$。我们讨论了$z>5$ Ly $α$森林观测的影响，其中可能包括视线通过热，最近再电离补丁的宇宙。从我们的参数空间研究的插值表是公开的，随着一个简单的适合的依赖$T_\mathrm{reion}$的I-前速度。
2019-04-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Hydrodynamic Response of the Intergalactic Medium to Reionization
在再电离开始之前，星系际介质预计会聚集在$10^4-10^8$ M $_{\odot}$的尺度上。这些小尺度结构对再电离的影响知之甚少，尽管现代的理解，气体结块限制H II区域的增长。我们使用一套辐射流体动力学模拟，捕获的$\sim 10^4$ $M_\odot$金斯质量的未加热的气体研究再电离过程中的密度波动。我们的模拟跟踪复杂的电离和流体动力学响应的气体在电离前沿的唤醒。电离气体的聚集因子（与复合率成比例）在电离前沿通过之后上升到大约$Δt = 10$ Myr的$5-20$的峰值，这取决于入射强度、红移和气体被第一X射线源预热的程度。通过$Δt = 300$ Myr，聚集因子达到其松弛值$\approx 3$。莱曼极限光子的平均自由程一致地演化，在未松弛的最近再电离的区域中比那些更早被再电离的区域短几倍。评估这种响应对全球reionizaton过程的影响，我们发现，非放松的气体结构，提高重组的总数由$\approx 50$ %，并导致空间波动的平均自由程持续可观的几亿年后完成再电离。
2021-03-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Kiloparsec-scale turbulence driven by reionization may grow intergalactic magnetic fields
School of Earth and Space exploration, Arizona State University（亚利桑那州立大学地球与空间探索学院）；Department of Astronomy, University of Washington（华盛顿大学天文学系）；Department of Physics and Astronomy, University of California, Riverside（加州大学河滨分校物理与天文系）；McWilliams Center for Cosmology and Astrophysics, Department of Physics, Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学物理系麦威廉斯宇宙学与天体物理学中心）
再电离驱动的湍流可能通过加热IGM并放大磁场，从而解释TeVblazars观测的磁场下限。
2026-02-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Large Opacity Variations in the High-Redshift Lyman-alpha Forest: the Signature of Relic Temperature Fluctuations from Patchy Reionization
最近对莱曼-α森林的观测显示星系间莱曼-α不透明度的大尺度空间变化，在z>5时随着红移的快速增长，远远超过了经验模型的预期。以前的研究试图用电离背景的空间涨落来解释这种过剩，但发现这需要极其罕见的源或电离光子的平均自由程的低值。在这里，我们报告说，大部分-或可能所有-观察到的过量可能来自残余的空间变化的温度，这是一个不可避免的副产品的一个补丁和扩展的再电离过程。以这种方式产生的不透明度波动的幅度取决于再电离的时间和持续时间。如果整个过剩是由于温度变化单独，所观察到的波动幅度有利于一个后期结束，但延长再电离过程，大约是一半完成的z~9和结束在z~6。在这种情况下，最高的不透明度出现在最早重新电离的区域，因为它们有最多的时间冷却，而最低的不透明度出现在最近重新电离的温暖区域。这种对应关系可能为斑片状再电离打开了一个新的观测窗口。
2015-12-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Reionization with star-forming galaxies: insights from the Low-z Lyman Continuum Survey
从星系逃逸的电离光子的分数，$f_{esc}$，是在同一时间的再电离建模和一个非常鲜为人知的量，特别是在高红移的一个关键参数。最近的观测开始限制低z恒星形成星系中的$f_{esc}$值，但这种比较的有效性仍有待验证。在高z应用$f_{esc}$和低z莱曼连续统巡天的紫外斜率趋势之间的经验关系，我们使用DELPHI半解析星系形成模型来估计高z星系的全球电离发射率，我们使用它来计算由此产生的再电离历史。我们发现，全球电离发射率和再电离历史符合观测约束。假设低z相关性在再电离时期保持不变，我们发现具有$-16 \lesssim M_{UV} \lesssim -13.5$的星系是再电离的主要驱动者。我们在z= 4.5，6，8处导出总体平均的$\langle f_{esc} \rangle \simeq 8\%, 10\%, 20\%$。
2022-12-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Line Intensity Mapping Prediction from the Cosmic Dawn (CoDa) III Simulation for H$α$ from Galaxies and the Intergalactic Medium during the Epoch of Reionization
利用CoDa III模拟预测再电离时期星系和IGM的H$α$发射强度与来源，提供LIM实验（如SPHEREx和CDIM）的模拟数据以指导观测。
2025-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-alpha emitters in a cosmological volume II: the impact of the intergalactic medium
在不久的将来，星系巡天将瞄准莱曼α发射星系（LAE），以揭示暗能量的本质。有人认为LAEs的可观测性与星系际介质的大尺度性质相耦合。这种耦合可能会对观察到的地方经济实体的聚类造成扭曲，给即将进行的调查的解释增加新的潜在困难。我们提出了一个LAEs模型，该模型包含了星际和星系间介质中的莱曼-α辐射转移过程。该模型已在星系形成和演化的GALFORM半解析模型中实现。我们发现星系内部的辐射转移对星系性质产生选择效应。特别是，观测到的LAE往往具有低金属丰度和中等恒星形成率。在低红移，我们没有发现LAEs的空间分布和星系际介质的属性之间的相关性的证据。然而，在高红移的LAEs与视线速度和星系际介质的密度梯度。耦合的强度取决于星系的外流性质和红移。这种效应修改了大规模LAE的聚类，增加了非线性特征。特别是，我们的模型预测修改的形状和位置的重子声学振荡峰。这项工作突出了包括辐射转移物理在LAEs的宇宙学分析的重要性。
2020-01-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Anomaly in the Opacity of the Post-Reionization Intergalactic Medium in the Ly$α$ and Ly$β$ Forest
我们测量星系际介质（IGM）的不透明度在Ly $α$以及在Ly $β$森林沿$19$类星体视线之间的$5.5\lesssim z_{\rm abs}\lesssim 6.1$，探测再电离时代的结束阶段。由于其较低的振子强度，Ly $β$跃迁比Ly $α$对不同的气体温度和密度敏感，从而对IGM的电离和热状态提供额外的约束。将我们的测量结果与不同的非均匀再电离模型进行比较，这些模型来自对Nyx宇宙学流体动力学模拟的后处理，以包括紫外背景（UVB）或气体温度场的空间波动，以及IGM具有不同热状态的均匀再电离模型，得出两个主要结论：首先，我们发现，包括光谱噪声的影响是一个适当的数据模型比较的关键。噪声有效地降低了对高不透明度区域的敏感性，因此需要比先前推断的更强的空间不均匀性来匹配观测中观察到的散射。第二，我们发现，模型接近再现的分布的LY $α$有效的光学深度，但低估的LY $β$不透明度在相同的空间位置。这种分歧的起源还不完全清楚，但模型与反演的温度密度关系的IGM刚刚完成再电离后，匹配我们的测量最好的，虽然他们仍然没有完全捕获的观测结果在$z\gtrsim 5.8$。
2019-06-18 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
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
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
Reionization of the Intergalactic Medium
在复合之后，宇宙气体处于冷的中性状态。然而，当第一批恒星和黑洞在早期星系系统中形成时，它们的紫外线和X射线辐射导致星系际气体逐渐相变，进入我们目前观察到的温暖和电离状态。这个过程被称为宇宙再电离。了解与星系和恒星形成有关的能量沉积如何塑造星系际气体的性质是当今宇宙学的主要目标之一。此外，再电离反作用于星系演化，决定了高红移星系群的许多特性，这些特性代表了我们目前发现宇宙的前沿。在这两节课中，我们提供了宇宙再电离和星系际介质的教学概述，以及这些领域中的一些开放性问题。
2014-09-17 astro-ph.CO
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
Modelling intergalactic low ionisation metal absorption line systems near the epoch of reionization
我们解释观测星系际低电离金属吸收系统在红移z $\gtrsim$ 5的压力约束云。我们发现云限制的预期压力的星系晕与群众$11<\log M_h/h^{-1}M_\odot<12$提供了一个很好的描述低电离金属吸收剂之间的柱密度比。然而，某些比率需要将传统的受辐射平板的辐射转移模型扩展到球形（或圆柱形）云，以允许视线通过云的核心之外。在某些系统中，还表明硅在尘埃颗粒上的适度消耗。推断的化学丰度跨越太阳和恒星主导的恒星星族之间的范围，可能会出现在星爆星系。与数据匹配的典型HI柱密度对应于阻尼莱曼- $α$吸收体（DLA）或亚DLA，其尺寸为40 pc至3 kpc，气体质量为$3.5<\log M_c/M_\odot<8$和金属岩$0.001-0.01Z_\odot$。这样的系统继续对星系尺度的数值模拟提出挑战。
2020-06-23 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
Effect of halo bias and Lyman Limit Systems on the history of cosmic reionization
我们扩展了Furlanetto等人（2004）现有的再电离分析模型，以包括再电离源的偏置和莱曼极限系统的额外吸收。通过构造，我们的模型与观测到的z<8时星系光度函数的演化和观测到的z<6时Ly-α森林的演化是一致的。我们还发现，对于我们认为合理的相对逃逸分数的大范围的值，这是一致的，从较低的红移的相对逃逸分数的观测约束，我们的再电离模型是一致的WMAP约束的汤普森光学深度和SPT和EDGES约束的持续时间的再电离。因此，我们得出结论，有可能开发出与所有现有观测约束一致的物理上现实的再电离模型。
2012-12-06 astro-ph.CO
Intergalactic heating by Lyman-alpha photons including hyperfine structure corrections
来自宇宙第一辐射源的莱曼α光子在宇宙黎明和再电离时代的21厘米射电探测中起着关键作用。评论的超精细结构的氢的加热或冷却的星系际介质的速度的影响。结果表明，宇宙微波背景对中性氢的加热是可以忽略的，在红移z处的特征加热时间为1 e ~（27）s/（1+z）。
2021-05-30 astro-ph.CO
Infra-red emission line tomography of the intergalactic medium during the Epoch of Reionization
第一个主要的恒星形成星系和活动星系核将产生巴耳末和高阶扩展晕在再电离时代通过散射莱曼共振线光子周围的中性星系际气体。散射率的光学深度依赖性将产生对气体密度和速度波动都敏感的信号，从而提供探测年轻恒星形成星系周围的电离区和流场的可能性。讨论了使用天基望远镜探测红外线晕的要求，并评估了使用詹姆斯·韦伯太空望远镜上的可调滤波成像仪探测晕的可能性。
2012-01-26 astro-ph.CO
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
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
Consistent modelling of the meta-galactic UV background and the thermal/ionization history of the intergalactic medium
最近的观测表明，氢再电离结束晚（$z \simeq 6$），进行迅速。我们在这里提出了一个新的模型的元银河系的紫外线/X射线背景（UVB），这是一致的。它采用了最新的测定电离辐射率由于恒星和活动星系核，以及HI吸收柱密度分布。另一个主要的改进是对电离光子的星系际介质（IGM）不透明度的新处理，它能够始终如一地捕获从中性到电离IGM的过渡。以前的合成模型的UVB，当用于模拟，产生再电离和热的历史是不一致的假设电离发射率。通过我们的新疗法，这种差异完全得到了解决。在我们的基准模型中，星系泄漏的莱曼连续辐射$\lesssim 18\%$驱动HI再电离，而活动星系核驱动HeII再电离（分别在$z \simeq 6.2$和$2.8$完成）。由于HI和HeII再电离之间的冷却时间有限，预计后期再电离情况下IGM温度会更高。在我们的基准模型中，预测的温度与$z \lesssim 4$的观测约束一致，但与上述数据相比（有些不确定）略高。活动星系核贡献较大的模型反而受到温度数据以及HI和HeII Lyman- $α$森林不透明度测量的不利影响。我们还提出了“等效平衡”电离/加热速率，模仿我们的基准UVB模型用于模拟代码，假设电离平衡。
2018-01-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Variations of Observed Lyman-α Spectra Shapes due to the Intergalactic Absorption
Lyman- $α$（Ly $α$）光谱提供了对星系内中性氢（HI）的小尺度结构和运动学以及星系际介质（IGM）电离状态的深入了解。前者定义了星系的本征光谱，后者则对本征光谱进行了修正。这两种效应是退化的。使用IllustrisTNG 100模拟，我们研究了IGM对$z\sim 0$和$5$之间的Ly $α$光谱形状的影响。我们计算预期的LY $α$峰的分布和不同的本征光谱，红移和大尺度环境的峰的不对称性。我们发现，常用的平均透射曲线给出了一个不正确的看法所观察到的光谱特性。我们发现，峰数分布和不对称性可以解除本征光谱和IGM吸收之间的简并。例如，我们预计一个显着的三重峰Ly $α$光谱（高达30%，在$z\sim 3$），如果星系的HI分布变得更加多孔在更高的红移宇宙学模拟预测。我们提供了一个公共目录的传输曲线用于未来的模拟和观察，以允许更现实的IGM治疗。
2020-06-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Intensity Mapping of Lyman-alpha Emission During the Epoch of Reionization
我们计算的绝对强度和各向异性的莱曼-α辐射场的再电离时代。我们认为从星系和星系际介质（IGM）的排放，并考虑到主要的贡献，生产莱曼α光子：重组，碰撞，连续发射星系和散射莱曼-n光子在IGM。我们发现，来自单个星系的辐射在IGM中占主导地位，总的莱曼α强度（乘以频率）约为（1.43-3.57）x10^{-8} erg s^{-1} cm^{-2} sr^{-1}，红移为7。这个强度水平很低，所以再电离过程中的莱曼-α背景不太可能通过旨在测量绝对背景光的实验来建立。相反，我们考虑的是莱曼-α强度映射，目的是测量各向异性功率谱，在几个百万秒差距尺度下，功率谱的均方根起伏为1 x 10^{-16} [erg s^[-1} cm^{-2} sr^{-1}]^2。这些各向异性可以用光谱仪在0.9至1.4 μm的近红外波长下测量，场为0.5至1平方米。度我们建议现有的使用窄带滤光片的地基计划也追求强度波动，以研究微弱莱曼-α发射体空间分布的统计数据。我们还讨论了21厘米的实验，探测HI在IGM再电离过程中的互相关信号。与21 cm实验相比，专门的亚轨道或天基莱曼-α强度测绘实验可以为探测器再电离提供一种可行的补充方法，并且可能在实验范围内。
2012-12-13 astro-ph.CO
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
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
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
On Lyman-limit Systems and the Evolution of the Intergalactic Ionizing Background
我们研究了自屏蔽星系际吸收系统的性质及其对电离背景的影响。我们发现，宇宙学模拟后处理详细的辐射转移计算一般能够再现观测到的丰富的莱曼极限系统，我们强调可能的观测和模拟之间的差异。这个比较测试了在~100的超密度下的宇宙学模拟。此外，我们表明，在这些模拟中的莱曼极限系统的属性，在简单的半解析参数，并建议由最近的观测表明，一个小的变化，电离辐射源会导致一个更大的变化幅度的星系际HI电离背景（与此缩放加强增加红移）。这种强烈的缩放可以解释在z = 6处观察到的莱曼α森林传输的快速演变。我们的计算结果与简单模型的建议一致，即共动电离发射率是恒定的，甚至从z = 3到6增加。我们的计算还提供了一个更严格的估计比以前的研究星系际气体的聚集因子再电离后，我们估计是2 - 3在z = 6。
2011-08-30 astro-ph.CO
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
Constraining the temperature-density relation of the intergalactic medium with the Lyman-$α$ and $β$ forests
星系际介质再电离后的热状态的特征在于温度和密度之间的幂律关系，其斜率由参数$γ$确定。我们描述了一种新的方法来测量$γ$在莱曼- $α$和$β$森林中使用的通量曲率的比率。在给定的红移下，这个曲率比包含了由莱曼- $α$和$β$吸收追踪的不同气体密度的信息。它是相对简单和快速计算，并出现对几个观测不确定性的鲁棒性。我们将这种技术应用到一个样本的27个高分辨率的类星体光谱从甚大望远镜。虽然有前途的统计误差$γ$似乎是可以实现的这些光谱，以达到其全部潜力，在前景莱曼- $α$森林的气体的热状态的曲率比的依赖性将需要进一步的，详细的正演模拟。
2015-11-07 astro-ph.CO
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
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
Constraining reionization using 21 cm observations in combination with CMB and Lyman-alpha forest data
在本文中，我们将探讨由莱曼α森林和CMB目前的观测提供的再电离历史的约束。而不是使用一个特定的半解析模型，我们采取的新方法参数化的电离源与任意函数，并进行似然分析，以约束可能的再电离的历史。我们发现模型独立的结论，再电离很可能是大部分完成的z=8和IGM是50%电离在z=9-10。即将到来的红移21厘米中性氢谱线的低频观测预计将对6<z<12的氢中性部分进行更好的约束。我们使用我们的再电离的历史上的约束来预测可能的振幅的21厘米功率谱，并表明，最高的信噪比的意见将最有可能在频率对应于z=9-10。这一结果为即将进行的21 cm观测提供了重要指导。最后，我们评估的影响，中性分数的测量将对我们的知识的再电离和早期源人口。我们的研究结果表明，一个单一的测量中性分数中途通过再电离时代将显着提高我们的知识，整个再电离的历史。
2009-08-26 astro-ph.CO
Modeling the Intergalactic Medium during the Epoch of Reionization
观测和理论宇宙学的一个主要目标是观察我们宇宙历史上第一个星系形成的基本上未被探索的时间段，并解释这些测量结果。早期的星系在再电离时期（EoR）通过光电离气体对周围星系际介质（IGM）中的气体产生了巨大的影响。这个时期可能跨越了宇宙时间的一段延长：电离区域在早期星系周围形成并增长，逐渐填充了宇宙体积的越来越大的部分。在某个时候--到目前为止还不确定，但在大爆炸后的第一个十亿年左右--基本上整个宇宙体积都充满了电离气体。IGM的性质提供了关于早期星系群的形成时间和性质的有价值的信息，因此许多研究第一个发光源的方法都是基于对周围星系际气体的测量。在未来十年内，改进IGM和早期星系群再电离时代观测的前景是突出的。基于此，我们回顾了再电离过程中IGM模型的现状。我们专注于几个关键方面的再电离时代的现象和描述：体积平均电离分数的红移演化，电离光子的源和汇的属性，以及模型描述的空间变化的电离分数，紫外辐射场，IGM的温度，和气体密度分布。
2015-11-04 astro-ph.CO
