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
The Concerted Impact of Galaxies and QSOs on the Ionization and Thermal State of the Intergalactic Medium
我们使用一系列宇宙学、多频辐射转移（RT）模拟，详细分析了高红移类星体周围星系际介质（IGM）的电离和热结构，探索了星系和类星体的贡献，以及X射线和二次电离的影响。我们发现，在高z的类星体环境中的中央类星体和周围的星系协调控制的氢和氦的再电离形态，并对IGM的热结构的非线性影响。一个类星体的印记H II区域的一个独特的形态，如果它的总电离光子预算超过周围的星系，因为氢再电离的开始，否则，形态显示的H II区域只有星系产生的差异不大。此外，来自星系和类星体的集体辐射场的光谱形状控制着I-锋的厚度。虽然一个被紫外线遮蔽的类星体可以加宽I-锋，但来自其他紫外线源的贡献，无论是星系还是未被遮蔽的类星体，都足以维持一个尖锐的I-锋。来自类星体的X射线光子在I-锋之前造成了一个突出的部分电离延伸尾。类星体在He II / He III区的形态上留下了独特的印记。我们建议，虽然IGM的物理状态被修改的类星体，最直接的测试，以了解星系和类星体在再电离过程中的作用是进行星系调查，在天空中的21厘米层析成像的区域。
2016-07-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the end of reionization with the near-zones of z > 6 QSOs
类星体近区是探测电离层再电离结束时z ~ 6-7处电离状态的重要探测器。我们在这里提出了高分辨率的宇宙学三维辐射转移模拟类星体环境的主机晕质量，10 $^{10-12.5}$ M_sun。我们的模拟近区再现了在6 < z < 7处观察到的近区尺寸的总体减小及其分散。在我们的模拟中，可观察到的近区性质仅非常微弱地依赖于宿主晕的质量。扩展到IGM的H II区域的大小通常受到与（低质量）暗物质晕松散相关的（超）莱曼极限系统的限制。这导致了近区大小对方向的强烈依赖，并驱动了观察到的大散射。在以我们最大质量的宿主晕为中心的模拟中，即使初始体积平均中性氢分数低至~ 10 $^{-3}$，许多视线也显示出强烈的红色阻尼翼。对于类星体的寿命足够长，以允许增长的中央超大质量黑洞，而光学明亮，我们可以重现所观察到的近区的ULAS J1120+0641只有一个IGM，最初是中性的。我们的研究结果表明，z > 7类星体的较大样本将提供重要的限制中性氢分数的演变，从而对如何晚再电离结束。
2016-08-23 astro-ph.CO
Forecast for the detectability of patchy hydrogen reionization in WEAVE-QSO measurements of the Lyman-$α$ forest power spectrum at redshift $z \geq 4$
The University of Nottingham（诺丁汉大学）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；Indian Institute of Technology Indore（印度理工学院印多尔分校）；Aix Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；Camosun College（卡莫森学院）；IUCAA（印度天体物理与宇宙学研究与教学中心）；INAF - Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布拉耶天文台）
本研究预测WEAVE-QSO巡天的一维莱曼α森林功率谱测量，可在z≥4时以约4.5σ显著性直接探测并表征斑块状氢再电离的大尺度残余印记。
2026-11-03 astro-ph.CO
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$z…
2021-09-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Systematic Identification of LAEs for Visible Exploration and Reionization Research Using Subaru HSC (SILVERRUSH). I. Program Strategy and Clustering Properties of ~2,000 Lya Emitters at z=6-7 over the 0.3-0.5 Gpc$^2$ Survey Area
我们提出的SILVERRUSH计划的战略和聚类特性的研究与$\sim 2,000$ Ly $α$发射器在$z=5.7$和$6.6$发现的早期数据的超级超级凸轮（HSC）斯巴鲁战略计划调查利用精心设计的窄带滤波器。我们推导出角相关函数与前所未有的大样本LAEs在$z=6-7$在大的总面积$14-21$度$^2$对应的$0.3-0.5$共动GPC $^2$。我们得到的平均大规模的偏置值的$b_{\rm avg}=4.1\pm 0.2$（$4.5\pm 0.6$）在$z=5.7$（$z=6.6$）的$\gtrsim L^*$ LAEs，表明弱的演变LAE集群从$z=5.7$ $6.6$。我们比较LAE聚类结果与两个独立的理论模型，建议增加LAE聚类信号的补丁电离气泡在时代的再电离（EOR），并估计中性氢馏分是$x_{\rm HI}=0.15^{+0.15}_{-0.15}$在$z=6.6$。基于晕占据分布模型，我们发现$\gtrsim L^*$ LAEs由平均质量为$\log (\left < M_{\rm h} \right >/M_\odot) =11.1^{+0.2}_{-0.4}$（$10.8^{+0.3}_{-0.5}$）的暗物质晕在$z=5.7$（$6.6$）处托管，其中Ly $α$占空比为1%或更小，其中$z=6.6$ LAEs的结果可能会略有偏差，这是由于在EoR处聚簇信…
2017-07-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Joint QSO-CMB constraints on reionization history
在Mitra，Choudhury & Ferrara（2010）工作的基础上，通过将坍缩天体中每个重子进入IGM的光子数（N_{ion}（z））分解为主分量，我们从宇宙微波背景（CMB）和类星体吸收线数据中获得了与模型无关的再电离约束条件。本文的主要补充是，对于CMB数据集，我们在分析中明确地包括了TT、TE和EE模的角功率谱C_1，这似乎比把电子散射光学厚度tau_{el}作为单个数据点包含更多的信息。利用马尔可夫链蒙特卡罗方法，我们发现，所有的量有关的再电离可以严格限制在z < 6 whereas a broad range of reionization histories at z >6仍然是允许的，目前的数据集。根据WMAP 7的当前可用数据，我们将0.080 < tau_{el} < 0.112（95% CL）限制为，并且还得出结论，在9.0 < z（Q_{HII} = 0.5）< 11.8（95% CL）之间，再电离完成50%，在5.8 < z（Q_{HII} = 0.99）< 10.4（95% CL）之间，再电离完成99%。随着即将到来的关于大尺度极化的普朗克数据（忽略前景的影响），z > 6约束将得到相当大的改善，例如，tau_{el}的2 σ误差将减小到0.009，z（Q_{HII} = 0.5）和z（Q_{HII} =…
2011-09-26 astro-ph.CO
Joint Lyα emitters - quasars reionization constraints
提出了一种利用高红移莱曼α发射体（LAE）和类星体（QSO）的联合光谱信息研究宇宙再电离的新方法。虽然LAEs被提议作为再电离探针，但它们的使用受到限制，因为它们的Lyα线不仅受到星系际HI的阻尼，而且还受到内部尘埃的阻尼。我们的方法可以克服这种退化。首先，我们仔细校准的再电离模拟与类星体吸收线实验。然后，我们在z=5.7和z=6.6的两个模拟框中识别LAE，并构建原型LAE的合成图像/光谱。在红移5.7处，发现Lyα transmittance（T_LAE）~ 0.25，几乎与晕质量无关。这种恒常性是由两种效应的共同作用引起的：（i）内禀Lyα线宽和（ii）下落特有速度。在更高的红移z=6.6时，transmittance反而主要由本地HI丰度设定，LAE transmittance因此随着晕质量从0.15增加到0.3。虽然外流是存在的，他们是有效的压力限制在一个小区域周围的LAE的下降，因此，他们只有轻微的影响transmittance。最后，我们在不同的碰撞参量下，投射了背景类星体通过前景LAE的LOS，计算了类星体的透射率（T_QSO）。在较小的碰撞参量（d < 1 cMpc）下，在z = 5.7时发现T_QSO和晕质量之间的正相关，这种正相关在较大的距离下趋于变得不那么明显（即平坦）。通过互相关TLAE和TQSO，我们可以得到一个不受尘埃影响的HI密度估计。在z= 5.7…
2012-02-13 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
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
Long Dark Gaps in the Ly$β$ Forest at $z<6$: Evidence of Ultra Late Reionization from XQR-30 Spectra
本文利用Lyman-$β$（Ly $β$）森林中的暗隙对星系际介质（IGM）再电离附近进行了新的研究。与常用的Ly $α$线相比，Ly $β$具有更低的光学深度，可提供对任何剩余中性气体更敏感的探针。我们确定黑暗的差距在Ly $β$森林使用光谱的42个类星体在$z_{\rm em}>5.5$，包括新的数据从XQR-30 VLT大型计划。在这些类星体光谱中，大约$40\%$在$z\simeq5.8$上表现出比$10h^{-1}{\rm Mpc}$更长的暗能隙。通过比较模拟预测的结果，我们发现，数据是广泛一致的模型，其中在Ly $α$森林中的波动是完全由电离紫外线背景（UVB）的波动和模型，包括大中性氢补丁在$z<6$由于后期结束再电离。特别令人感兴趣的是在$z_{\rm}=5.85$ QSO PSO J 025 $-$ 11的Ly $β$森林中持续到$z\simeq 5.5$的非常长（$L=28h^{-1}{\rm Mpc}$）和暗（$τ_{\rm eff} \gtrsim 6$）的间隙。这个差距可能支持后期再电离模型与体积加权平均中性氢部分的$ \langle x_{\rm HI}\rangle \gtrsim 5\%$由$z=5.6$。最后，我们推断的约束$\langle x_{\rm HI}\rangle$超过$5.5 \lesssim z \lesssim 6.0$的基础上观…
2022-05-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Chasing the Tail of Cosmic Reionization with Dark Gap Statistics in the Ly$α$ Forest over $5 < z < 6$
我们提出了一个新的调查星系际介质（IGM）的再电离结束附近使用“暗隙”的莱曼α（Ly $α$）森林。使用光谱的55类星体在$z_{\rm em}>5.5$，包括新的数据从XQR-30 VLT大型计划，我们确定的差距在LY $α$森林中的传输平均超过1共动$h^{-1}\,{\rm Mpc}$箱下降到5%以下。在$z<6$处鉴定出9个超长（$L > 80~h^{-1}\,{\rm Mpc}$）暗缺口。此外，我们量化的类星体光谱的分数表现出的差距长于$30~h^{-1}\,{\rm Mpc}$，$F_{30}$，作为红移的函数。我们分别在$z = 6.0$、5.8和5.6处测量到$F_{30} \simeq 0.9$、0.6和0.15，这些长暗隙中的最后一个持续到$z \simeq 5.3$。比较我们的结果与流体动力学模拟的预测，我们发现，数据是一致的模型，其中再电离扩展显着低于红移6。IGM基本上完全再电离的模型在$z \lesssim 6$的电离UV背景中保留大尺度波动，也可能与数据一致。总的来说，我们的研究结果表明，签名的形式的中性氢岛和/或大规模的波动的电离背景仍然存在于IGM，直到至少$z \simeq 5.3$的再电离。
2021-09-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Large scale opacity fluctuations in the Lyman alpha forest: evidence for QSOs dominating the ionising UV background at z ~ 5.5-6 ?
探测再电离后宇宙的莱曼-阿尔法森林数据显示，在相当大的（$\ge$ 50百万秒差距/小时）空间尺度上，不透明度波动惊人地大。我们模拟这些波动使用混合的方法，利用大容量的千禧年模拟预测的空间分布的类星体结合较小规模的全流体动力学模拟与RAMSES和后处理的辐射转移代码ATON。我们产生realictic模拟吸收光谱，占星系和类星体的电离紫外背景的贡献。这种改进的模型证实了我们早期的发现，一个显着的（$\ge$ 50%）的电离光子类星体的贡献可以解释大规模的不透明度波动报告。因此，推断的类星体光度函数与最近估计的类星体在此红移的空间密度是一致的。然而，我们的模拟仍然有些困难，以再现ULAS J 0148 +0600中观察到的非常长（110 Mpc/h）的高不透明度吸收，这可能表明再电离的结束比我们以前喜欢的模型中假设的还要晚。中深/中区域类星体调查以及对预测的强横向类星体邻近效应的有针对性的搜索将阐明观察到的大尺度不透明度波动的起源。他们将允许证实是否紫外波动由于类星体确实是主要负责，或是否从其他最近提出的mechanisms，如大规模波动的温度和平均自由程（即使在罕见的明亮的来源）的重要贡献是必需的。
2017-03-20 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
Large Lyman-alpha opacity fluctuations and low CMB tau in models of late reionization with large islands of neutral hydrogen extending to z<5.5
高红移类星体光谱显示星系际介质的Ly-alpha不透明度在z>~5.5的大尺度上有很大的空间起伏。我们提出了一个由星系驱动的宇宙再电离的辐射转移模拟，再现了这种大的散射和快速演变的Ly-alpha不透明度分布在5<z <6. The simulation also reproduces the low Thomson scattering optical depth reported by the latest CMB measurement and is consistent with the observed short near-zones and strong red damping wings in the highest-redshift QSOs. It also matches the rapid disappearance of observed Ly-alpha emission by galaxies at z>~6。在我们的模型中，再电离在z=5.3时完成，宇宙体积的50%在z=7时电离。在这样一个晚期再电离模型中，与Ly-alpha森林数据的一致性需要星系电离发射率的快速演变，其峰值在z~6.8。再电离的后期导致光电离率和中性氢分数在红移低至z<~5.5处的大散射，并具有大的残余中性“岛”，其可以产生非常长的冈恩-彼得森槽，类似于数据中所看到的…
2019-02-18 astro-ph.CO
Cosmic Reionization and Early Star-Forming Galaxies: A Joint Analysis of New Constraints from Planck and Hubble Space Telescope
我们讨论了新的宇宙再电离时代的限制和测试的假设，即大多数的电离光子负责产生高红移恒星形成星系。通过对z~6-8类星体、伽马射线暴和可能有莱曼α辐射的星系的光谱研究，在绘制再电离结束图方面取得了很好的进展。然而，最严格的限制，其持续时间来自集成的光学深度，τ，汤姆逊散射的宇宙微波背景。利用哈勃空间望远镜观测到的遥远星系丰度和光度分布的最新数据，我们同时匹配了普朗克合作组最近报道的约化值τ =0.066 +/- 0.012和具有6 <~ z <~ 10范围内再电离历史的星系际介质的演化中性，从而减少了对大量非常高红移（z>>10）星系的需求。我们的分析加强了恒星形成星系主导再电离过程的结论，并对即将到来的21厘米实验和詹姆斯韦伯太空望远镜寻找早期星系具有重要意义。
2015-03-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Predictions for the 21cm-galaxy cross-power spectrum observable with LOFAR and Subaru
21 cm-星系互功率谱有望成为再电离时代（EoR）的一个有前途的探测器，因为它可以提供关于再电离过程和不同红移下电离区典型尺度的信息。随着即将到来的观测21厘米发射从EoR与低频阵列（LOFAR），和高红移Lyalpha发射器（LAEs）与斯巴鲁的Hyper Suprime Cam（HSC），我们调查了这种交叉功率谱的可观测性与这两个仪器，这都是计划观察ELAIS-N1场在z=6.6。本文采用N体+辐射转移（包括连续辐射和Lyalpha辐射）的方法，计算了红移为6.68，7.06和7.3的三维21 cm星系互功率谱，并预测了LOFAR和HSC观测到的二维21 cm星系互功率谱。一旦考虑了噪声和投影效应，我们对21厘米星系互功率谱的预测在大于~ 60 h $^{-1}$ Mpc（对应于k ~ 0.1 h Mpc $^{-1}$）的尺度上显示出明显的反相关性，在z=6.6时p=0.04，在z=7.3时p=0.048。相反，在较小的尺度上，信号完全被污染了。
2015-09-11 astro-ph.CO
A New Constraint on Reionization from Evolution of the Ly$α$ Luminosity Function at $z\sim6-7$ Probed by a Deep Census of $z=7.0$ Ly$α$ Emitter Candidates to 0.3 $L^*$
我们通过82和37小时的斯巴鲁Suprime-Cam窄带NB 973和最红的光学$y$波段成像，在斯巴鲁深场和斯巴鲁/XMM-牛顿深测场中检测到20个$z=7.0$ Ly $α$发射体（LAE）候选物到$L({\rm Ly}α) \geq 2 \times 10^{42}$ erg的$^{-1}$或$0.3$ $L^*_{z=7}$和$6.1\times 10^5$ Mpc $^3$体积。我们比较他们的Ly $α$和UV光度函数（LF）和密度和Ly $α$等效宽度（EW）的$z=5.7$，6.6和7.3 LAEs从以前的Suprime-Cam调查。Ly $α$ LF（密度）在$z=5.7-6.6$（1.6亿年）时迅速下降，在$L({\rm Ly}α)$中下降1.5（1.9）倍，在$z=6.6-7.0$（6亿年）时下降1.5（1.6）倍，在$z=7.0-7.3$（4亿年）时下降2.0（3.8）倍。此外，除了先前发现的在$z=5.7-6.6$的EW的系统性降低之外，在UV连续谱中检测到的2/3的$z=7.0$ LAE表现出比$z=6.6$更低的EW。此外，虽然紫外线LF和密度在$z=5.7-6.6$没有演变，但它们在$z=6.6-7.0$适度下降，这意味着星系的演化有助于Ly $α$ LF的下降。比较$z=7.0$ Ly $α$ LF与LAE演化模型预测的结果进一步表明，星系演化本身并…
2017-06-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing Ultra-late Reionization: Direct Measurements of the Mean Free Path over $5<z<6$
本文通过类星体光谱直接测量了红移5到6之间电离光子的平均自由程，首次在z≈5.3和5.6处获得数据，发现其随时间快速增长并显著偏离完全电离模型，表明IGM在红移六以下仍处于再电离或强涨落状态。
2023-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
A massive disk galaxy at z>3 along the sightline of QSO 1508+5714
我们使用斯巴鲁望远镜上的Suprime相机、FOCAS和MOIRCS相机获得了以类星体1508+5714（z_{em} =4.28）为中心的BVRIJHKs波段的深度图像。我们在这里报告的检测B-脱落星系，这是$3\secpoint 5$西北的类星体视线。一个光度红移分析，以补充颜色的选择。根据这个天体的光度特性（$M = -22.2$，如果放在它的光度红移$z\sim 3.5$上，就变成$ L\approx 3 L^{\ast}$），以及从用$I_{F814}$滤波器拍摄的HST WFPC 2图像的二维图像分解中得到的S $\acute{e}$ rsic指数（$ n \sim 1$），这个被识别的系统与z>3的大质量盘状星系一致。如果得到证实，它将是迄今为止已知的最遥远的大质量盘状星系之一。
2009-07-08 astro-ph.CO
High resolution deep imaging of a bright radio quiet QSO at z~3
利用斯巴鲁望远镜上的IRCS相机和AO系统获得了以明亮的射电宁静类星体UM 402（z_{em} =2.856）为中心的J & KS波段深空图像，并检索了WFC 3/F140 W存档图像。一个位于类星体视线以北约2.4”的暗淡星系（织女星系统中的m_{k} =23.32 +/- 0.05）在所有三个深高分辨率数据集中都被清晰地分辨出来，在KS波段图像中显示为一个不规则星系，有两个接近的组成部分（间距约0.3”）。考虑到小的碰撞参量（b=19.6 kpc，在z_{lls} =2.531），以及（J-Ks）_{vega} ~ 1.6的红色，它可能是一个候选星系，在类星体谱中看到的z_{abs} =2.531处产生莱曼极限系统吸收。在仔细地从类星体图像中减去PSF后，这个明亮的射电宁静类星体在z ~ 3的宿主星系被边缘地揭示出来。根据我们的分析，我们将主体组分的下限定为m_{k} ~ 23.3。
2014-09-29 astro-ph.CO
Subaru FOCAS survey of z=7-7.1 Lyα emitters: a test for z >~ 7 Lyα photometric luminosity functions
最近对z >~ 7的Lyα发射体（LAEs）的观测，导出了各种Lyα光度函数（LFs），其结果相互矛盾，从z <~ 6（再电离后的历元）开始演化或不演化。这可能是因为大多数z >~ 7 LF包括光度候选物并且可能包括一些污染物。我们用Subaru望远镜的窄带NB 980（λc ~ 9800 A，FWHM ~ 100 A）暗天体照相机和光谱仪对z=7-7.1的LAEs进行了成像和光谱测量，将其“无污染”的结果与以前导出的z > 7的光度Lyα LF进行了比较。我们对斯巴鲁深空和MS 1520.1+3002星系团周围的天空进行了成像，发现了一个LAE候选者，但是光谱学没有发现Lyα，尽管它足够深，可以探测到它。我们使用最近调查中的5个z=7和3个z=7.7的Lyα LF计算了我们调查中LAE的预期数量。其中7个在泊松统计和宇宙方差的误差范围内与零检测一致（0.1^{+1.8}_{-0.1}-1.1 ^{+2.2}_{-1.0} LAEs），但从其中一个z=7和两个z=7.7的LF预测的平均值（0.7-1.1 LAEs）表明几乎是一个单一的检测。剩余的一个z=7 LF预测3.0^{+3.2}_{-2.0} LAE。对于z=7，差异可能来自不同的LAE选择标准。对于z=7.7，有两种可能：（1）如果z=7.7的LAEs在Lyα光度上比低红移的LAEs更亮，那么即使被中性氢衰减，观测到z=7…
2012-04-15 astro-ph.CO
The Lyman-$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
Ly alpha emissters at z=6.5 in the SSA22 field: An area more neutral or void at the end of the reionization epoch
我们目前的调查结果的莱曼$α$发射（LAEs）在$z=6.5$这被认为是宇宙再电离的最后一个时代。在通过斯巴鲁/Suprime-Cam中安装的窄带滤光片NB 912拍摄的SSA 22场的$\approx530$ arcmin $^2$深度图像中，我们发现只有14个LAE候选物具有$L_{\rm Lyα}\ga3\times10^{42}$ erg s $^{-1}$。即使应用相同的颜色选择标准，LAE候选者的数量密度比斯巴鲁深场（SDF）中相同红移处的数量密度小3倍。假设SDF中的数密度是宇宙平均值，如果我们考虑大尺度结构（即宇宙方差）和泊松误差的波动，则数密度等于或小于SSA 22场中发现的数密度的概率仅为7%。因此，SSA 22字段可能是$z=6.5$处的罕见空白。另一方面，我们发现在SSA 22场中具有$25.5<z'<26.0$的$i'$滴星系的数密度与在SDF场中的数密度一致。如果我们考虑这样一种情况，即SSA 22场中较大的中性星系际氢部分$x_{\rm HI}$遮蔽了一部分Ly $α$辐射，那么SSA 22场中的$x_{\rm HI}$应该是SDF场中的2倍左右。这可以在SSA 22字段中的$z=6.5$处转换为$x_{\rm HI}<0.9$。一个更大的调查面积比以前的，需要克服这里报道的大波动，并获得一个强大的约束$x_{\rm HI}$在LAEs的再电离结束。
2010-11-24 astro-ph.CO
Hubble/COS Observations of the Quasar HE 2347-4342: Probing the Epoch of He II Patchy Reionization at Redshifts z = 2.4-2.9
本文报道了用哈勃太空望远镜（HST）宇宙起源摄谱仪（COS）拍摄的高红移（z_em = 2.9）类星体HE 2347-4342的紫外光谱。G130 M（中等分辨率，1135-1440 A）和G140 L（低分辨率，1030-2000 A）光栅中的光谱在He II的303.78 A（Ly-alpha）线中在z = 2.39-2.87（G140 L）和z = 2.74-2.90（G130 M）之间表现出斑片状的耿-彼得森吸收。与COS，我们得到更好的光谱分辨率，更高的S/N，和更好地确定背景比以前的研究，与丰度分数x_HeII = 0.01的宇宙网丝的敏感性。COS的He II光学深度高于远紫外光谱探测器（FUSE），范围从tau_HeII < 0.02 to tau_HeII >5，平均光学深度恢复缓慢，在z < 2.7时tau < 2。He II/H I光学深度比在Delta z < 0.01的尺度上变化（2.4 < z < 2.73时eta = 10-100，2.75 < z < 2.89时eta = 5-500）（在z = 2.8时，共动径向距离为10.8 Mpc），在1135-1186 A之间有许多通量传输窗口。He II吸收区的能量范围为1186.26 A（z = 2.905），包括z_abs ~ z_QSO的吸收区和He II边缘…
2010-08-17 astro-ph.CO
Large Area Survey for z=7 Galaxies in SDF and GOODS-N: Implications for Galaxy Formation and Cosmic Reionization
我们给出了我们在1568弧分^2天区中对z=7的z '带脱落星系进行大面积巡天的结果，该天区覆盖了SDF和GOODS-N场。结合我们的超深Subaru/Suprime-Cam z '和y波段（lambda_eff=1um）图像与Subaru和HST的遗留数据，我们已经确定了22个明亮的z-dropout星系，y=26，其中一个具有从Lya发射确定的z=6.96的光谱红移。z=7的光度函数（LF）产生的最佳拟合Schechter参数为phi*=0.69 + 2.62/-0.55 x10^（-3）Mpc^（-3），Muv*=-20.10 +/-0.76 mag，alpha=-1.72 +/-0.65，并表明在>95%的置信水平下从z=6开始下降。这种减少超过了我们两个领域的宇宙方差，估计是<2的因子。我们已经发现，宇宙恒星形成率密度从z=2-3到z=7的峰值大约下降了10倍，但不超过100倍。与再电离模型的比较表明，宇宙不能完全被z=7的星系电离，或者更可能的是z=7的星系的性质与低红移的星系不同，例如，更大的逃逸分数（>~0.2）和/或更平坦的IMF。我们的SDF z-dropout星系似乎形成了60-Mpc长的星系结构，z=6.96的星系与Lya发射位于一个过密区域的中心，该区域由四个UV明亮的dropout候选者组成，这可能表明在z=7处存在一个发育良好的电离泡。
2009-10-12 astro-ph.CO
Type-Ia Supernova Remnant Shell At $Z=3.5$ Seen In The Three Sightlines Toward The Gravitationally Lensed Qso B1422+231
利用斯巴鲁8.2米望远镜和IRCS阶梯摄谱仪，我们获得了类星体B1422+231（z=3.628）的高分辨率（R= 10，000）近红外（1.01-1.38 μm）光谱，它由四个已知的引力透镜像组成。我们在z=3.54处探测到Mg II吸收线，这表明视线A和B之间的柱密度（~ 0.3 dex）和速度（~ 10 km/s）存在很大的变化，在红移处的投影分离仅为8.4 h_{70} ^{-1} pc。这是在Rauch等人使用图像A和C的光谱发现相同z=3.54吸收系统的20-pc尺度结构之后检测到的高z气体云的最小空间结构。观测到的系统差异意味着该系统是一个膨胀的壳层，正如Rauch等人最初提出的那样。通过结合三条视线的数据，我们设法限制了壳层的半径和膨胀速度（~ 50-100 pc，130 km/s），得出结论，壳层是真正的超新星遗迹（SNR），而不是其他类型的壳层物体，如巨大的HII区域。我们还检测到了该系统的强Fe Ⅱ吸收线，但其多普勒宽度比α元素线宽得多。我们认为，这FeII吸收线起源于一个本地化的富FeII气体云，不完全混合犁周围的星际气体云显示其他α元素的低离子吸收线。随着铁的丰富，我们得出结论，SNR是由SNIa爆炸。
2012-06-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
NIR spectroscopy of SDSS J0303-0019: a low luminosity, high Eddington ratio quasar at z~6
我们提出了灵敏的近红外VLT ISAAC光谱观测z=6.08类星体SDSS J030331.40-001912.9。这个类星体比其他z~6的类星体要暗一个星等以上，因此可以推测它更能代表宇宙再电离末期的类星体。结合静止坐标系紫外连续光度和Mg II和C IV谱线的宽度测量，我们得出一个黑洞的质量为2（+1.0/-0.5）× 10^8太阳质量，这是迄今为止观测到的z~6类星体的最低质量，并得出一个爱丁顿比为1.6（+0.4/-0.6），这是任何红移下类星体的最高值。斯皮策24微米未探测到的这颗类星体在其光学/近红外SED中没有留下足够的空间给重要的热尘埃成分，这与z=6的另一颗微弱类星体相同，但与20多颗z=6的类星体和所有已知的具有足够深的多波长测光的低红移类星体形成对比。我们的结论是，我们已经找到了至少一个z~6类星体的内在性质与低红移群体相比存在差异的证据。
2009-07-02 astro-ph.CO
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
Reionization by UV or X-ray sources
我们提出了模拟的21厘米信号在再电离的时代。我们专注于正确建模的吸收制度中存在的非均匀Wouthuysen场效应和X射线加热。我们运行辐射转移模拟的三个波段的源光谱（莱曼，紫外线和X射线），以充分考虑这些过程。我们发现，21厘米的信号的亮度温度波动的幅度大于100 mK在早期的再电离，高达10倍以上的几个10 mK的典型幅度在后期的发射阶段。更重要的是，我们发现，即使类星体源的贡献相当高，也只是抑制了吸收机制，而没有消除它。我们的研究结果表明，早期再电离的观测可能会受益于更高的信噪比值比在后期阶段。在分析信号的统计特性（功率谱和PDF）之后，我们发现三个诊断来约束X射线的水平，因此第一源的性质。
2010-08-12 astro-ph.CO
Lower Redshift Analogues of the Sources of Reionization
已知的类星体数量似乎不足以产生使宇宙再电离所需的电离通量。另一种选择，星系作为电离光子的来源，遇到的问题是，已知类型的星系几乎完全不透明的电离光子。要使再电离发生，要么需要大量的（大部分未被发现的）源，要么已知的星系群在过去需要有更大的电离辐射逃逸分数。本文讨论了最近发现的具有非对称、扩展的莱曼α发射区的微弱z~3莱曼α发射体，它们显然与相互作用星系有关。这些物体形状异常的线条轮廓和基本的恒星星族表明，存在着损坏的气体晕、气体的注入、潮汐或剥离的恒星特征以及年轻的热恒星群，这些都有助于释放电离辐射。随着星系间的相互作用和合并随着红移的增加而增加，这些效应只会在早期变得更加重要，因此这些相互作用的z~3天体可能是较晚的，红移较低的再电离源的类似物。
2012-06-29 astro-ph.CO
The effect of reionization on direct measurements of the mean free path
本研究利用辐射转移模拟探讨再电离中性岛对类星体复合光谱测量电离光子平均自由程的影响，发现中性岛对透射的抑制与光谱归一化简并，不会显著偏倚推断结果。
2024-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
The redshift evolution of escape fraction of hydrogen ionizing photons from galaxies
利用我们的宇宙学辐射转移程序，我们研究了更新的类星体发射率和恒星形成历史对星系氢电离光子逃逸分数（f_esc）的影响。我们估计了在后再电离时代宇宙再电离和维持星系际介质电离态所需的fesc。在z> 5.5时，我们证明了0.14到0.22的常数f_esc足以重新定义宇宙。在z <3.5时，与各种观察结果一致，我们发现f_esc可以具有从0到0.05的值。然而，在z = 3.5至5.5之间，需要f_esc的急剧上升，至少约为3倍。这是由于在z> 3时，类星体发射率迅速下降，而在3 <z <5时，H I光电离率几乎不变。我们表明，如果我们考虑最近发现的z> 4的大量密度的微弱类星体的贡献，那么在很短的时间内f_esc急剧上升的要求可以放宽。此外，对这类星体对高z的贡献进行简单的外推表明，类星体本身就可以使宇宙重新发光。这意味着，在z> 3.5时，要么星系的性质会迅速演变以增加fesc，要么大多数低质量星系都拥有大质量黑洞并在很长一段时间内维持吸积。这些结果激发了对这些替代方案的理论预测的仔细调查，这些替代方案可以使用未来的观测来区分。此外，它也是非常重要的，重新测量的H I光电离率是至关重要的分析在这里。
2016-02-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
A galaxy as the source of a Civ absorption system close to the epoch of reionization
我们发现了一个明亮的（L_{UV} =2.5 L*{z=6}）莱曼α辐射源，其红移z=5.719，投影距离为79 kpc，来自一个强的三重电离碳（Civ）吸收系统，其红移z=5.7238，先前在z_{em} = 6.309类星体SDSS J1030+0524的光谱中报道过.这是迄今为止探测到的红移最高的星系吸收体对，支持了在再电离时代结束时星系范围内的外流已经存在的观点。这个物体的接近使它成为最有可能的金属来源，与较低红移的流出模型一致，其中重要的观测证据将金属吸收系统与星系托管流出联系起来。在一个典型的外流场景中，200 km/s的风，自宇宙年龄只有0.6 Gyr（z ~8.4）以来就很活跃，可以在z=5.719时将金属喷射到79 kpc。虽然星系际介质（IGM）中金属的起源仍在争论中，我们的结果是一致的宇宙学模拟再现的宇宙密度的演变，从z ~ 6到今天的基础上流出驱动的富集的IGM的预测。我们还报道了另外两个Lyman α发射体，分别位于z=5.973 \pm 0.002和z=5.676 \pm 0.002。前者证实了Stiavelli等人的原始鉴定。我们的结果表明，通常用于识别i-辍学的颜色切割（i_{775} - z_{850} >1.3）在z \geq 5.7处错过了一个不可忽略的部分具有微弱紫外连续谱的蓝色星系。
2011-08-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the relative Contribution of high-redshift Galaxies and Active Galactic Nuclei to Reionization
本文讨论了不同天体物理源对不同红移中性氢电离的贡献。我们批判性地修正了赞成/反对活动星系核（AGN）和/或莱曼破裂星系（LBG）在z>5时对宇宙再电离的实质性贡献的论点。我们考虑外推的高z类星体和LBG光度函数和它们的红移演化，以及间接约束的空间密度的低光度活动星系核的星系恒星质量函数的基础上。由于LBG单独的再电离的假设需要一个显着的贡献，微弱的矮星系和LyC光子逃逸分数（f_esc）的顺序~ 20%，在紧张与目前的观测限制，我们检查在哪个假设活动星系核和LBG可能提供一个组合的相关贡献的再电离。我们发现，一个相对陡峭的活动星系核光度函数的暗端，与目前的限制一致，提供了相关的（虽然次主导）的贡献，从而使我们能够恢复所需的电离光子率与f_esc~5%至z~7。在较高的红移，我们测试的情况下，亮度依赖的f_esc的情况下，我们得出结论，如果观察到的LBG确实是由非常低的f_esc的特点，值的顺序f_esc~70%的需要低于我们的检测阈值的对象，这个星系人口提供了大量的贡献再电离。显然，对暗源（活动星系核和长周期星系团）性质的研究是至关重要的。
2012-06-25 astro-ph.CO
A [C II] 158$μ$m Emitter Associated with an OI Absorber at the End of the Reionization Epoch
利用背景类星体（QSO）的吸收光谱，成功地研究了$z\gtrsim6$环星系介质（CGM）的物理和化学性质。最关键的问题之一是调查产生这些早期金属吸收体的源星系的性质和位置。理论模型表明，典型恒星形成星系的动量驱动外流可以将金属喷射到z=5-6的CGM和星系际介质（IGM）中。深，专门的调查已经搜索了与强CIV吸收剂在$z\approx 6$的Ly $α$发射，但只有少数的Ly $α$发射体候选人已被检测到。解释这些检测是模糊的，因为Ly $α$是一个共振线，需要补充技术来检测吸收体的宿主星系。在这里，使用阿塔卡马大毫米波阵列（ALMA），我们报告了一个[C II] 158 $μ$ m发射器与一个强的低电离吸收体，OI，在$z=5.978$。OI和[C II]发射体之间的预计碰撞参量为20.0千秒差距。测得的[C II]光度是$7.0\times 10^7$太阳光度。进一步的分析表明，强OI吸收体可能存在于环星系介质中的大质量晕中，其质量比预期值大一到两个数量级。
2021-09-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
The correlation of high-redshift galaxies with the thermal Sunyaev-Zel'dovich effect traces reionization
我们探索了一个潜在的新的探测再电离：与热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）效应的地图高红移星系的互相关。我们考虑了两类高红移星系：莱曼破裂星系（LBG）和莱曼- $α$发射星系（LAEs）.通过正在进行的和未来的调查，将在高红移（$z \approx$ 4到7）大量检测到LBG和LAE。我们考虑一个LBG样本，就像鲁宾天文台遗产空间和时间调查（LSST）所期望的那样，以及一系列在斯巴鲁SILVERRUSH计划之后建模的LAE，但覆盖了更大的天空部分。tSZ效应对电离气体压力的视线积分敏感，并且可以使用多频率CMB调查在天空的大片区域进行测量。我们认为预测tSZ地图从CMB阶段4和更多的未来观测。利用一套流体动力学模拟，我们发现高红移星系与再电离的tSZ信号相关，交叉功率振幅为$\ell \sim 1000$的$10^{-15}$级。LBG/LAEs与tSZ地图之间的交叉光谱包含有关宇宙再电离历史的信息，例如气泡尺寸的分布，原则上可以用于直接测量再电离的时间。信号的幅度很小，但是，它的可探测性受到阻碍的低红移的贡献tSZ地图和仪器噪声。如果低红移对观测到的tSZ信号的贡献被大质量晕的掩蔽所抑制，那么重叠的未来CMB和星系巡天的组合可能会探测到这个信号。
2021-01-02 astro-ph.CO
LOFAR insights into the epoch of reionization from the cross power spectrum of 21cm emission and galaxies
利用N体模拟、半解析模型和辐射转移计算相结合的方法，我们估算了星系间的互功率谱和中性氢再电离时期的21 cm辐射。与以往的研究结果相一致，我们发现21 cm辐射在大尺度（> 30 Mpc）上与晕有初始相关，在中等尺度（~ 5 Mpc）上与晕反相关，在小尺度（< 3 Mpc）上与晕不相关。随着再电离的进行，这幅图像很快发生变化，两个场在大尺度上变得反相关。互功率谱的归一化可以用来对星系际介质中的平均中性分数设置约束，其形状可以作为研究再电离拓扑的工具。当我们应用一个辍学的技术来选择星系，并添加到21厘米的信号的噪声预期从LOFAR望远镜，我们发现，虽然归一化的交叉功率谱仍然是一个有用的工具，探测再电离，它的形状变得太嘈杂的信息。另一方面，对于Lyalpha Ehrman（LAE）调查，归一化和互功率谱的形状都是再电离的合适探针。仔细观察一个具体的计划LAE观测计划使用斯巴鲁超超级凸轮揭示了对强度的21厘米信号在计划的红移的关注。如果z ~ 7处的电离分数低于这里估计的分数，那么使用互功率谱可能是一个有用的练习，因为在较高的红移和中性分数下，它能够区分两个具有不同拓扑结构的玩具模型。
2013-04-24 astro-ph.CO
Probing the high-z IGM with the hyperfine transition of $^3$He$^+$
$^3$ He $^+$在3.5 cm处的超精细跃迁被认为是高z IGM的探针，因为它提供了对气体中氦组分演化的独特见解，并且可能对来自中性氢的21 cm信号提供独立的约束。本文通过对恒星、X射线双星、吸积黑洞和激波加热的星际介质等源驱动的再电离辐射辐射转移的模拟，以及对一个高Z类星体的模拟，对信号进行了表征，并分析了其探测前景。我们发现，信号的峰值位于1-50 $μ$ K的范围内的两种环境，但在类星体周围，它总是在发射，在宇宙再电离的情况下，一个短暂的吸收期预计。由于HeII的演化是由恒星决定的，我们发现不可能区分由更高能量源驱动的再电离历史。另一方面，虽然明亮的类星体在21厘米处产生的信号与大量星系的信号非常相似，但它在3.5厘米处的信号非常特殊，可能是识别类星体存在的强大探测器。以SKA 1-mid为参考望远镜，分析了该信号的探测前景。我们发现，噪声功率谱占主导地位的信号的功率谱，虽然可以得到一个适度的S/N比时，波数箱宽度和调查量是足够大的。
2020-07-02 astro-ph.CO
Detection of Extended He II Reionization in the Temperature Evolution of the Intergalactic Medium
我们提出了新的测量的星系际介质（IGM）的温度来自莱曼α森林超过2.0 < z < 4.8。森林中的61个高分辨率类星体光谱的小尺度结构量化使用一个新的统计，曲率，并转换为温度校准使用一套流体动力学模拟。在每个红移，我们专注于获得温度在一个最佳的过密度探测莱曼α森林，T（德尔塔），其中温度几乎是一个一对一的函数的曲率，无论斜率的温度密度关系。在这些测量中，2-sigma统计不确定性的中位数为8%，尽管由于IGM中未知的Jeans平滑量，可能存在可比的系统误差。我们使用我们的T（Delta）结果来推断平均密度T0时的温度。即使对于最陡的温度-密度关系，T0也必须从z ~ 4.4时的~8000 K增加到z ~ 2.8时的>~12000 K。这种增加与在没有He II再电离的情况下预期的T0单调下降不一致。因此，我们将观测到的温度升高解释为He II在z >~ 4.4时开始再电离的证据。T0的演化与He II在z ~ 3处再电离的结束是一致的，正如He II莱曼α森林的不透明度测量所表明的那样，尽管T0峰的红移在某种程度上取决于温度-密度关系的演化。这些新的温度测量结果表明，由于He II的再电离的热输入主导的IGM的热平衡在一个延长的时期内与Δ_z >~ 1。
2010-08-16 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
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
On using large scale correlation of the Ly-$α$ forest and redshifted 21-cm signal to probe HI distribution during the post reionization era
我们研究了探测Ly-$α$森林和HI 21 cm信号的三维互相关功率谱的可能性。互相关信号是直接依赖于暗物质的功率谱，是敏感的21厘米的亮度温度和Ly-$α$森林的偏见。这些偏置参数决定了红移空间中各向异性的强度。我们发现，可以检测到互相关功率谱使用$400 ~ \, \rm hrs$观测SKA-mid（第1阶段）和未来的BOSS样实验与类星体（QSO）密度$30 ~ \rm deg^{-2}$在峰值信噪比$15$的单场实验在红移$z = 2.5$。我们还研究了使用互功率谱约束各种偏置参数的可能性。我们发现，对于SKA-mid（相位1）的$10$独立点，在相同的实验条件下，对应于Ly-$α$森林的21 cm线性红移空间畸变参数$β_T$和$β_{F}$的$1 σ$条件误差分别为$\sim 2.7\%$和$\sim 1.4 \%$.这一预测表明，在现有的测量显着改善。我们声称，检测的3D互相关功率谱不仅可以确定宇宙学起源的信号中存在的天体物理前景，但也将提供严格的限制大规模HI偏见。这为理解宇宙结构的形成提供了一个独立的探索。
2015-07-11 astro-ph.CO
Galaxies at High Redshift and Reionization
在过去的十年里，探索最遥远星系的努力发展迅速。我们现在正在探索红移为6或更大的宇宙，当时宇宙的年龄不到10亿年，这是一个以前中性的星系际介质被重新电离的时代。在地面和太空中的大型望远镜的可用性、探测器技术的改进和新的搜索策略的推动下，不断发现红移越来越高的星系。在过去的4年里，Lyman break技术被大型地面望远镜（Keck，Gemini和ESO VLT）证实能有效地分离出z~6恒星形成的i '-drop星系。窄波段成像，特别是斯巴鲁望远镜的宽视场，也产生了这些红移的莱曼α发射体的样本。这个i '-drop星系群的发现已经被用来推断这个时期（z~6）的全球恒星形成率密度，我们现在开始限制这些星系的紫外光通量对再电离的贡献。Spitzer空间望远镜的红外数据被用来确定从静止坐标系UV到光学的光谱能量分布（SED），并约束以前的恒星形成历史，质量和年龄。这些迹象表明，这些星系的大部分恒星质量可能是在z>6的剧烈爆发中形成的。下一个重大进展将是通过静止坐标系光学光谱（而不是原始的宽带SED）来检验这些z~6星系的人口合成模型，并进一步推动星系的观测视界，以直接探索再电离时期的恒星形成。JWST可能会对实现这些目标产生深远的影响。
2009-09-09 astro-ph.CO
Exploring the Thermal State of the Low-Density Intergalactic Medium at z=3 with an Ultra-High Signal-to-Noise QSO Spectrum
在低密度下，星系际介质（IGM）的标准电离历史预测，一旦氢（和氦）再电离完成，IGM的温度将随着密度的降低而降低。将高红移、低密度的IGM加热到光加热预期的温度以上是困难的，并且先前基于$2<z<4$的Lyman-$α$森林数据中不透明度的概率密度函数（PDF）的宇宙低密度区域中的高/上升温度的说法已经受到了相当大的怀疑，特别是因为它们似乎与温度-密度关系（TDR）上的其他约束处于紧张状态。在这里，我们利用一个超高的信号-噪声谱的类星体HE 0940 -1050和一种新的技术来研究的PDF的低不透明度的一部分。我们表明，确实有证据（在90%的置信水平），一个显着的体积分数的密度下的区域在$z \sim 3$的温度高或高于那些在密度相当于平均值和以上。我们进一步证明，这一结论仍然是一致的测量的斜率的TDR在过密的区域，这意味着随着密度降低的温度降低，如预期的，如果光加热的电离氢是占主导地位的加热过程。我们简要地讨论了我们的研究结果的影响，需要调用空间温度波动，如预期在氦再电离，或额外的过程中，热的低密度IGM的显着体积分数。
2016-11-11 astro-ph.CO
Constraining dark energy using the cross correlations of weak lensing with post-reionization probes of neutral hydrogen
我们研究了在再电离后时期探测CMBR弱透镜会聚场与下伏暗物质分布的大尺度示踪剂的互相关的前景。互相关，然后使用的暗能量状态方程（EoS）的模型与时间演变的暗能量的误差投影。利用Lyman- $α$森林和再电离后红移的HI 21 cm信号研究了弱透镜场的互相关角功率谱。角功率谱被表示为在断层扫描切片上的视线平均。我们发现，在类星体密度为$16 {\rm deg}^{-2}$的情况下，用扩展的uGMRT类仪器或BOSS类巡天观测多个$400$小时，可以在很高的信噪比（$>20$）下探测到覆盖半边天的弱透镜会聚场的互相关。弱透镜与莱曼- $α$森林的互相关允许不同参数化的暗能量EoS参数上的$1-σ$误差被约束在与组合的普朗克+SNIa+BAO+HST投影相当的精度水平。21厘米的弱透镜互相关被发现提供强约束的暗能量EoS参数的现值在$4\%$的7 CPL模型。对于除7 CPL型号外的其他型号，$w_a$的约束条件相当（$\sim 12\%$）。我们还发现，CPL参数化可能不是暗能量演化的最佳约束参数化。因此，CMBR弱透镜与中性氢再电离后探针的交叉相关性有可能使我们对演化的暗能量的性质有价值的理解。
2021-02-12 astro-ph.CO gr-qc
The galaxy environment of a QSO at z ~ 5.7
高红移的类星体被认为存在于早期宇宙中的大质量晕中，因此应该位于星系过密的区域，这些星系被认为会演化成本地宇宙中的星系团。然而，尽管做了许多努力，星系过密度和z~6类星体之间的关系仍然是模糊的。这可能是由于在z~6类星体附近很难找到具有精确红移的星系。到目前为止，对z~6类星体的高密度研究主要是基于对Lyman break星系（LBG）的研究，LBG探测的红移范围为Δ z ~ 1。这个范围足够大，可以选择可能与类星体没有物理关系的星系。我们使用深窄和宽带成像研究的z=5.72类星体ULAS J 0203 +0012的环境。我们的窄波段选择的莱曼α发射体（LAEs）探测的红移范围是Δ z ~ 0.1，这是显着窄于LBG搜索。这是第一次在z~6类星体附近寻找LAEs，试图为类星体再电离末期的环境提供线索。与空白视野相比，我们发现ULAS J 0203 +0012周围的LAE没有增强。我们探讨了不同的解释和解释，这种未检测到的星系过密度，包括（1）强电离的类星体可能会阻止星系形成在其附近和（2）高红移类星体可能不会居住在最大质量的暗物质晕的中心。
2013-08-18 astro-ph.CO
Extragalactic Science, Cosmology and Galactic Archaeology with the Subaru Prime Focus Spectrograph (PFS)
Subaru Prime Focus Spectrograph（PFS）是一款多路复用光纤馈电光学和近红外三臂光谱仪（N_fiber=2400，380<lambda<1260 nm，1.3度直径FoV），为巡天天文学提供了独特的机会。在这里，我们总结了科学的情况下可行的调查斯巴鲁300夜。我们描述了通过测量在红移0.8<z<2.4范围内共动体积为9.3（Gpc/h）^3的发射线星系来限制暗能量性质的计划。在6个红移仓中的每一个中，宇宙学距离将通过BAO测量到3%的精度，而红移空间扭曲将用于限制结构增长到6%的精度。在GA计划中，银河系和M31中恒星的径向速度和化学丰度将用于推断螺旋星系过去的组装历史及其暗物质晕的结构。银河系厚盘、晕和潮汐流中的10^6颗恒星的数据将被保护起来，这些恒星的亮度低至V~22，包括V < 20的恒星，以补充盖亚任务的目标。将在红臂采用R = 5000的中分辨率模式，将能够测量银河系恒星的多种α元素丰度和更精确的速度，阐明银河系及其矮球状星系的每个主要恒星组成部分的详细化学动力学结构和演变。对于河外计划，我们的模拟表明，宽的波长范围将是强大的探测星系人口和它的集群在一个广泛的红移范围。我们建议对1<z<2的星系和16 deg^2到J~23.4的活动星系核进行颜色选择巡天，得到一个在z~2处恒星质量大于~10^{10}Ms的星系样本。一个两层的调查高红移的L…
2013-07-30 astro-ph.CO
Studying reionization with the next generation of Ly-alpha emitter surveys
我们研究的前景，约束电离部分的星系际介质（IGM）在$z>6$与下一代的大赖氨酸$α$发射调查。我们对即将到来的斯巴鲁超级超级凸轮（HSC）Ly $α$调查和詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）进行的假设光谱调查进行预测。考虑到各种情况下，观测到的演变的Ly $α$光度函数的Ly $α$发射器在$z>6$的解释部分由越来越中性的IGM和部分由内在的星系演化，我们展示了如何集群测量将能够区分这些情况。我们发现，HSC调查应该能够检测到额外的集群诱导的中性IGM，如果全球IGM中性分数大于$\sim$ 20%，在$z=6.5$。如果还可以测量Ly $α$的等效宽度，那么通过寻找等效宽度与物体的局部数密度之间的相关性，就可以探测到小至10%的中性部分。在这种情况下，如果IGM在$z=6.5$处是显著中性的，并且本征EW分布相对较窄，则观测到的EW也可以用于构建最大电离区的位置和近似大小的地图。对于JWST的调查，结果似乎不那么乐观。由于这样的巡天探测了大范围的红移，IGM的影响将与任何存在的星系演化的内在影响混合在一起，使得很难理清这些影响。然而，我们表明，调查与JWST将有可能观察到一个大的星系群在$z\sim7$，这将是一个强烈的迹象，部分中性IGM。
2014-08-07 astro-ph.CO
