A first direct measurement of the intergalactic medium temperature around a quasar at z=6
星系际介质（IGM）的热状态提供了HI和HeII再电离时期的间接探测。目前对Lya森林IGM温度的限制仅限于红移范围2<z<4.5，限制了探测HI再电离热记忆的能力。本文通过分析SDSS J 0818 +1722近区Lya吸收线的多普勒宽度，首次直接测量了z=6类星体周围的IGM温度。我们使用一个高分辨率（R= 40000）凯克/HIRES光谱结合详细的数值模拟，以获得温度在平均密度，T_0=23600 \pm^5 000_6900 K（\pm^9 200_9300 K）在68（95）%的置信度假设先验概率13500 K <T_0<38500 K以下HI和HeII再电离。这使我们能够将HI再电离的红移z_H的上限设置在SDSS J 0818 +1722的33 Mpc内。如果类星体使其附近的HeII再电离，那么在瞬时再电离的极限下，我们推断z_H<9.0（11.0），置信度为68%（95%），假设光加热是主要热源，HI再电离是由具有软光谱的电离源驱动的，这是典型的星族II星。如果SDSS J 0818 +1722周围IGM中的HI和HeII被一群大质量无金属恒星同时再电离，其特征是非常硬的电离光谱，我们得到一个更严格的上限z_H<8.4（9.4）。在更高的红移下开始再电离产生的温度相对于我们的约束太低，除非HI电离源或类星体本身的光谱比通常假设的要硬得多。
2010-03-25 astro-ph.CO
Improved measurements of the intergalactic medium temperature around quasars: possible evidence for the initial stages of He-II reionisation at z~6
我们目前的测量星系际介质（IGM）的温度在~5适当兆秒差距的7个发光类星体在z~6。约束条件是从类星体近区莱曼α吸收线的多普勒宽度获得的，并建立在我们以前对z=6.02类星体SDSS J 0818 +1722的测量基础上。扩大后的数据集，加上对系统不确定性的改进处理，在平均密度为log（T_0/K）= 4.21 \pm 0.03（\pm^0 .06_0.07），置信度为68%（95%）的情况下，对于3.2 < log（T_0/K）< 4.8的平坦先验分布，得出平均温度。相比之下，在z~5处从一般IGM测量的温度要低约0.3 dex，这意味着这些类星体周围有一个额外的热源，这在一般IGM中还不存在。这种加热最有可能是由于最近在这些类星体附近的He-II再电离，这些类星体具有坚硬的非热电离光谱。因此，升高的温度可能代表了在高红移宇宙中最有偏差的区域中He-II再电离的最早阶段的证据。温度作为距离类星体距离的函数是一致的，log（T_0/K）~4.2，没有视线热邻近效应的证据。然而，类星体近带的有限范围阻止了大于~5 Mpc的He-III区域的检测。假设类星体已使其附近的He-II再电离，我们推断数据与持续时间超过10^6.5年的平均光学亮相一致。这些测量代表了迄今为止最高的红移IGM温度约束，从而为对抗H-I再电离模型提供了有价值的数据集。
2011-10-03 astro-ph.CO
Probing patchy reionisation with JWST: IGM opacity constraints from the Lyman-$α$ forest of galaxies in legacy extragalactic fields
本研究利用JWST NIRSpec光谱首次表征高红移星系冈恩-彼得森槽，得出再电离末期基于星系的IGM不透明度约束，验证了其与类星体观测的一致性，并关联星系过密区与低IGM不透明度，为识别再电离源提供新方法。
2025-08-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Are we witnessing the epoch of reionisation at $z=7.1$ from the spectrum of J1120+0641?
在$z=7.08$类星体ULASJ 1120 +0641的光谱中，我们对部分中性星系际介质（IGM）中Lyα阻尼翼吸收的存在进行了量化.使用贝叶斯框架，我们同时占的不确定性：（一）内在的类星体发射光谱;和（二）宇宙HI补丁的分布在时代的再电离（EoR）。对于（i），我们使用了一种新的本征Lyα发射线重建方法（Greig等），从中等$z$类星体的大型数据库中抽取发射线特性的协方差矩阵。对于（ii），我们使用21-cm结构的演化（EOS; Mesinger et al.）模拟，其中跨越了一系列的物理动机EoR模型。我们找到了强有力的证据，证明在Lyα的红区（没有Lyα森林的污染）存在阻尼机翼吸收。我们的分析表明，$z=7.1$尚未完成EoR，体积加权IGM中性分数限制为$1σ$的$\bar{x}_{\rm H\,{\scriptsize I}} = 0.40\substack{+0.21 -0.19}$（$2σ$的$\bar{x}_{\rm H\,{\scriptsize I}} = 0.40\substack{+0.41 -0.32}$）。该结果对EoR形态不敏感。我们在$z=7.1$的IGM中检测到显著的中性HI，这与普朗克2016年对CMB Thompson散射光学深度的最新测量结果一致（普朗克合作XLVII）。
2018-02-28 astro-ph.CO
Impact of anisotropic photon emission from sources during the epoch of reionisation
University of Sussex（萨塞克斯大学）；The Open University of Israel（以色列开放大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；University of Groningen（格罗宁根大学）
研究非各向同性光子发射对再电离几何结构的影响，发现其改变离子化区域大小分布并抑制21厘米信号功率谱，但不引入可观测的各向异性。
2025-05-05 astro-ph.CO
Revealing the cosmic reionisation history with fast radio bursts in the era of Square Kilometre Array
揭示宇宙再电离的历史处于河外天文学的前沿。宇宙微波背景（CMB）极化的功率谱可以用来约束再电离历史。在这里，我们提出了一个不依赖于CMB的方法，使用快速射电暴（FRB）直接测量星系际介质（IGM）的电离分数作为红移的函数。FRB是新的天文瞬变与毫秒的时间尺度。它们的分散测量（DM $_{\rm IGM}$）是IGM中电离物质量的指标。由于微分DM $_{\rm IGM}$对红移是成比例的电离分数，我们的方法使我们能够直接测量的再电离的历史，而无需任何假设其功能的形状。作为概念的证明，我们构建了模拟非重复FRB源与平方公里阵列检测，假设三个不同的再电离历史与汤姆逊散射的光学深度相同。我们考虑了三种情况下的红移测量：（A）光谱红移的所有模拟数据，（B）光谱红移的10%的模拟数据，和（C）红移估计的FRB之间的经验关系的时间-积分亮度和休息帧固有的持续时间。在所有情况下，再电离的历史是一致的重建模拟FRB数据使用我们的方法。我们的研究结果表明，未来的FRB约束再电离的历史的能力。
2021-02-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Observational constraints on key-parameters of cosmic reionisation history
我们讨论了宇宙再电离的约束条件及其对宇宙SFR密度$ρ_\mathrm{SFR}$模型的影响，我们研究了关键参数的影响，如星系际介质（IGM）$C_{H_{II}}$和电离光子逃逸恒星形成星系的分数电离的IGM $f_\mathrm{esc}$的电离氢的聚集因子。我们的分析使用来自光度函数的SFR历史数据，假设恒星形成星系足以导致高红移的再电离过程。我们增加了另外两组约束：IGM电离分数的测量和普朗克卫星关于宇宙微波背景（CMB）$τ_\mathrm{Planck}$的积分汤姆逊光学深度的最新结果。我们还考虑了这两个参数随红移演化的各种可能性，并与上面引用的观测数据进行了比较。我们的结论是，如果选择一个恒定的聚集因子的模型，经常在论文中使用的$3$的基准值是一致的观察，即使考虑红移依赖的模型，得到的光学深度是强烈相关的$C_{H_{II}}$平均值在$z>7$，一个额外的参数，有利于使用一个恒定的聚集因子。此外，逃逸分数与太多的天体物理参数有关，使我们不能使用一个完整的和完全满意的模型。一个不变的红移值似乎再次是最可能的表达：考虑到它作为一个拟合参数，我们从最大似然（ML）模型$f_\mathrm{esc}=0.24\pm0.08$ ;与红移依赖的模型，我们发现一个几乎恒定的演变，略有增加与$z$，周围$f_\mathrm{esc}=0.23$。最后，我们的分析表明，再电离早在$z…
2018-04-20 astro-ph.CO
The impact of Lyman series photons on the intergalactic medium during the Epoch of Reionisation
本文研究了在再电离时期，高阶莱曼系光子对IGM在背景CMB上的21 cm吸收或发射特征的作用。结果表明，考虑到共振线散射截面随莱曼阶数的增加而减小，高阶莱曼光子的净散射率是不可忽略的。由此产生的辐射级联将大大提高辐射源附近的莱曼α光子的数量密度。它还表明，高阶莱曼系光子能够碰撞加热的IGM的量的几十到几百开氏度。讨论了Wouthuysen-Field效应可能因星系附近尘埃的存在而被抑制的可能性，并指出高阶莱曼系光子仍会引起Wouthuysen-Field效应，但21 cm辐射效率有所降低。研究还表明，高阶莱曼系光子散射后的辐射级联将产生扩展的低表面亮度发射线晕。这些晕将提供一种独特的手段来确认再电离源候选者被在大尺度上仍然基本上是中性的IGM所包围。
2009-08-25 astro-ph.CO physics.atom-ph
The role of galaxies and AGN in reionising the IGM -- III : IGM-galaxy cross-correlations at z~6 from 8 quasar fields with DEIMOS and MUSE
我们提出了改进的测量结果的星系和星系际介质（IGM）的传输在再电离结束时的相关性。我们从$8$背景$z\gtrsim 6$类星体的视线上收集了一个由光谱证实的莱曼破裂星系（LBG）和$21$莱曼- $α$发射体（LAE）的样本，它们的角间距为$20'' \lesssim θ\lesssim 10'$（$z\sim 6$的$\sim 0.1-4$ pMpc）。我们首次报告了在来自LAE（$3.2σ$）和LBG（$1.9σ$）的$\sim 10-60$ cMpc处检测到过量的Lyman-$α$传输尖峰。我们用改进的银河系-莱曼- $α$传输模型和两点互相关解释数据，其中包括由于成簇的微弱源而增强的光电离，观测到的LAE（LBG）-Lyman-$α$透射尖峰两点互相关函数（2 PCCF）限制了中心亮天体的亮度，并对中心亮天体的平均自由程的空间变化产生了影响。对$\langle f_{\rm esc} \rangle_{M_{\rm UV}<-12} = 0.14_{-0.05}^{+0.28}\,(0.23_{-0.12}^{+0.46})$再电离有贡献的所有星系的平均逃逸分数。我们调查，如果2 PCCF测量可以确定是否明亮或暗淡的星系是再电离的主要贡献者。我们的研究结果表明，从昏暗的星系（$M_{\rm UV} > -20 \, (2σ)$）的贡献是必要的复制观察到的2 PCCF和再电…
2020-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Interpreting LOFAR 21-cm signal upper limits at z~9.1 in the context of high-z galaxy and reionisation observations
使用最新的上限21厘米功率谱在$z\approx9.1$从低频阵列（LOFAR），我们探索区域的参数空间与数据不一致。我们使用21 CMMC，21 cmFAST的蒙特卡罗马尔可夫链采样器，它直接在完全贝叶斯框架中对3D宇宙21-cm信号进行正向建模。我们使用的天体物理参数化从21厘米FAST，其中包括质量依赖的恒星形成率和电离逃逸分数以及软带X射线光度的限制高$z$星系的属性。此外，我们连接不利的参数空间区域与现有的观测约束的时代的再电离，如紫外线（UV）光度函数，背景紫外光电离率，星系际介质（IGM）的中性分数和电子散射光学深度。我们发现，超过21厘米的信号限制LOFAR在$z\approx9.1$的所有型号被排除在$\gtrsim2σ$由其他探头。最后，我们对来自LOFAR的IGM自旋温度进行了限制，在$0.15 \lesssim \bar{x}_{H{\scriptscriptstyle I}} \lesssim 0.6$的IGM中性分数范围内，在95%置信度下，低于$\sim2.6$ K的自旋温度不利。请注意，这些极限仅从单个红移仓中的141小时数据中获得。随着更严格的上限，预计在不久的将来从LOFAR的多个红移箱，更可行的模型将被排除。我们的方法表明，如21 CMMC结合21厘米的观测与其他高$z$探测约束星系的天体物理学的前向建模工具的潜力。
2020-06-05 astro-ph.CO
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
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
The Role of Galaxies and AGN in Reionising the IGM - I: Keck Spectroscopy of 5 < z < 7 Galaxies in the QSO Field J1148+5251
介绍了一种新的方法来确定星系和活动星系核（AGN）对高红移星系际介质（IGM）物理状态的影响，并通过首次应用于$z=6.42$类星体J1148+5251来说明其潜力。通过关联光谱确认的莱曼破裂星系（LBG）的空间位置与莱曼α森林中看到的背景类星体的高信号噪声光谱的波动，我们提供了一个统计测量的典型逃逸分数莱曼连续体光子接近宇宙再电离结束。在这里，我们使用凯克DEIMOS光谱定位7个颜色选择的LBG在红移范围$5.3\lesssim z\lesssim 6.4$和确认一个微弱的$z=5.701$活动星系核。然后，我们研究这个样本和Ly $α$ /Ly $β$传输波动的凯克ESI光谱的类星体之间的空间相关性。解释的统计HI邻近效应所产生的微弱星系聚集在检测到的LBG，我们翻译成平均逃逸分数$\langle f_{\rm esc}\rangle\geq0.08$在$z\simeq6$上的约束的平均检测到的LBG周围的观测到的平均LY $α$传输通量。我们还报告了$z=6.177$发光LBG通过一个Ly $β$传输尖峰和两个广泛的Ly $α$传输尖峰周围的$z=5.701$活动星系核的个别横向HI邻近效应的证据。我们讨论了这种协会的可能起源，这表明，虽然微弱的星系主要是驱动再电离，发光的星系和活动星系核可能提供重要的贡献，紫外背景或热波动的IGM在$z\simeq6$。虽然样本有限，但我们…
2018-05-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Global History of Reionisation
使用贝叶斯框架，我们量化目前的观察意味着什么的历史时代的再电离（EoR）。我们使用一个流行的，三参数EoR模型，足够灵活，以适应广泛的物理合理的再电离历史。我们研究了各种EoR观测的影响：（i）普朗克2016年测量的CMB的光学深度;（ii）莱曼$α$和$β$森林中的暗分数;（iii）银河系Ly $α$发射的红移演化（所谓的“Ly $α$级分”）;（iv）Ly $α$发射体的聚集;（v）类星体ULASJ 1120 +0641谱中的IGM阻尼翼印记;（vi）斑片状动力学Sunyaev-Zel'dovich信号。结合起来，（i）和（ii）已经对再电离历史施加了有趣的限制，对应于平均中性分数（75，50，25）%的时期，限制在1 $σ$到$z= (9.21\substack{+1.22 -1.15}, 8.14\substack{+1.08 -1.00}, 7.26\substack{+1.13 -0.96})$。折叠更多的模型依赖EoR观测[（iii-vi）]，加强了百分之几十的这些限制，在成本的最佳拟合模型的可能性下降，主要由（iii）驱动。最严格的约束来自（v）。不幸的是，目前的观测集不足以打破简并和约束天体物理学EoR参数。然而，EoR参数本身的依赖于模型的先验可以通过排除具有强退化的参数空间区域来设置严格的限制。受最近对$z\sim7$昏暗透镜星系的观测的启发，我们展示了如何对…
2018-02-28 astro-ph.CO
The VIMOS Ultra-Deep Survey (VUDS): IGM transmission towards galaxies with 2.5<z<5.5 and the colour selection of high redshift galaxies
观测到的遥远星系的紫外静止标架光谱是星系内禀辐射与星系际介质（IGM）沿视线吸收的结果。本文分析了VIMOS超深巡天（VUDS）中2127个2.5<z<5.5星系的平均IGM透射率Tr（Ly_alpha）及其沿视线的色散的演化。我们使用光谱拟合算法GOSSIP+拟合模型光谱，结合IGM传输范围到星系光谱。我们使用这些拟合得到的平均IGM传输到每个星系的几个红移切片从z=2.5到z=5.5。我们发现在红移2.75，3.22，3.70，4.23，4.77处，IGM的平均透过率分别为79%，69%，59%，55%和46%。我们比较这些结果从类星体的视线获得的测量，并发现IGM传输到星系是在极好的协议与类星体的值红移z~4。与类星体的结果相比，我们发现了在z>= 4时IGM透射率更高的初步证据，但是如果在z>4时恒星形成星系的内部尘埃消光的平均值显著超过E（B-V）>0.15，则尘埃消光和IGM之间的简并性阻止得出确切的结论。最重要的是，我们发现了一个大的分散的IGM传输沿视线对遥远的星系与68%的分布在10至17%的中值在三角洲z=0.5箱，类似于什么是发现对类星体的LOS。我们证明了在选择高红移星系时，根据它们的颜色特性（例如LBG或光度红移选择）或以其他方式在选择高红移星系种群时面临显着的不完整性时，考虑到这种大范围的IGM传输的重要性。
2014-11-20 astro-ph.CO
The connection between high-redshift galaxies and Lyman $α$ transmission in the Sherwood-Relics simulations of patchy reionisation
通过Sherwood-Relics模拟证实高红移星系与莱曼α透射的关联，发现其交叉相关形状受晕质量和中性氢分数影响，红移失配问题或可通过调整C IV宿主晕质量解决，约束红移演化能揭示再电离时间。
2025-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Keck Spectroscopy of Faint 3<z<7 Lyman Break Galaxies: - I. New constraints on cosmic reionisation from the luminosity and redshift-dependent fraction of Lyman-alpha emission
我们提出了一个新的Keck光谱调查的结果，在红移范围3<z<7的紫外微弱的LBG。结合早期的Keck和已发表的ESO VLT数据，我们的样本包含600多个辍学者，为可能主导宇宙再电离过程的典型亚L * 源的性质提供了新的见解。在这里，我们使用这个样本来计算连续选择的退出中强Lya发射体的分数。通过量化“Lya分数”如何随红移而变化，我们试图限制与再电离相关的Lya传输的变化。为了区分再电离的影响与其他影响Lya分数的因素（例如尘埃，ISM运动学），我们研究了当IGM被电离时，Lya分数在3<z<6上的光度和红移依赖性。这些结果表明，低光度星系比高光度星系更频繁地出现强Lya辐射，并且在固定光度下，强Lya辐射的普遍性随着红移的增加而适度增加。基于我们的数据集中的蓝色紫外线斜率和强Lya发射星系之间的相关性，我们认为，Lya分数的趋势是由红移和亮度依赖的变化，在尘埃遮蔽，与可能的额外贡献的趋势中的运动学和覆盖部分的中性氢。基于候选z~7透镜LBG的有限IR光谱，我们发现在z~7处Lya分数的尝试性减少，如果通过未来的调查证实，则该结果将表明中性分数在该时期增加。考虑到哈勃WFC 3/IR巡天提供的z和Y滴，我们表明很快就有可能使用光学和近红外光谱仪显着提高对Lya分数的估计，从而将本文中进行的研究扩展到7<z<8。
2010-03-26 astro-ph.CO
How probable is the Lyman-$α$ damping wing in the spectrum of the redshift z = 5.9896 quasar ULAS J0148+0600?
本文利用 Sherwood-Relics 模拟评估红移 z=5.9896 类星体 J0148 光谱中 Lyman-α 阻尼翼的出现概率，发现再电离晚期结束是重现该阻尼翼的必要条件，但其同时匹配近区大小的先验概率较低，可能暗示电离发射存在短期变化或受邻近效应影响。
2025-05-29 astro-ph.CO
Blind QSO reconstruction challenge: Exploring methods to reconstruct the Ly$α$ emission line of QSOs
本文通过盲QSO挑战系统比较了多种Ly$α$发射线重建流程，发现机器学习方法在最佳猜测上更强但低估统计不确定性，而主成分分析或因子分析类方法在预测Ly$α$轮廓上表现更好，且基于SDSS训练的流程对X-Shooter和SDSS样本无显著偏差。
2024-04-02 astro-ph.CO
VLT/X-shooter spectroscopy of the afterglow of the Swift GRB 130606A: Chemical abundances and reionisation at $z\sim6$
宇宙的再电离被认为在z~6附近结束，这是从遥远的明亮背景源的光谱学中推断出来的，比如类星体（QSO）和伽马射线暴（GRB）的余辉。此外，伽玛射线暴余辉的光谱学提供了对其宿主星系的深入了解，而宿主星系通常过于暗淡和遥远，无法进行其他研究。我们给出了GRB 130606 A在z = 5.913处的高S/N VLT/X-射手光谱。我们的目标是测量IGM在5.02 <z <5.84之间的电离程度，并研究其宿主星系的化学丰度模式和尘埃含量。我们测量了由于在Ly $α$、$β$和$γ$波长区域的吸收而导致的通量衰减。在宿主星系中形成的氢和金属吸收线与Voigt轮廓拟合，以获得柱密度。我们对Ly $α$-森林光学厚度的测量与以前对类星体的测量是一致的，但不确定性要小得多。对红阻尼机翼的分析得出中性分数$x_{HI}<0.05$（3 $σ$）。我们获得几个元素的柱密度测量。由于伽玛射线暴的电离修正估计可以忽略不计（<0.03 dex），但由于预先存在的辐射场，可能会应用更大的修正（根据亚DLA研究，高达0.4 dex）。我们的测量证实，在这项工作中探测的红移范围内，宇宙已经主要电离，但在z> 5.6时稍微中性。GRB是早期宇宙IGM电离状态的有用探针，但由于内部散射，我们需要更大的统计样本才能得出可靠的结论。宿主中的高[Si/Fe]可能是由于尘埃耗尽、α元素增强或两者的组合。[Al/Fe]= 2.…
2015-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Constraints on QSO emissivity using H I and He II Lyman alpha forest
He Ⅱ电离能（E > 4 Ryd）的宇宙紫外背景辐射谱对于研究He Ⅱ再电离、星系际介质（IGM）热历史和类星体吸收谱中的金属线等都具有重要意义。它是由类星体在E > 4 Ryd时的发射率确定的，这些发射率是从它们观测到的光度函数和平均光谱能量分布（SED）中获得的。在能量E > 1 Ryd，$f_E \propto E^α$处，SED近似为幂律，其中现有观测将幂律指数$α$限制在~2.3 Ryd。在这里，我们约束$α$为E > 4 Ryd使用最近测量的He II莱曼α有效光学深度（$τ_{HeII}$），H I光电离率和更新的H I分布的IGM。我们发现，当我们使用由光学巡天光度函数得到的类星体发射率时，需要-1.6 > $α$ > -2才能重现$τ_{HeII}$测量结果。我们还发现，类星体单独反射H I的模型不能再现$τ_{HeII}$测量。这些模型需要修改，例如在能量大于4 Ryd时，平均类星体SED出现中断。即使在这样的修改后，预测的He II再电离的历史，表明He II是高度电离的，即使在z~5，是显着不同的标准模型。因此，IGM的热历史对于区分这些模型至关重要。我们还提供了从分箱$τ_{HeII}$测量获得的He II光电离率。
2017-06-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fisher matrix forecasts on the astrophysics of galaxies during the epoch of reionisation from the 21-cm power spectra
本研究利用Fisher矩阵与MERAXES模型，结合未来SKA的21厘米功率谱模拟观测及紫外光度函数等数据，对再电离时期首批星系的关键天体物理参数实现了高精度约束预测。
2023-08-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Column Density Distribution and Continuum Opacity of the Intergalactic and Circumgalactic Medium at Redshift <z>=2.4
我们提出了新的高精度测量的不透明度的星系际和环星系介质（IGM，CGM）在<z>=2.4。使用Voigt轮廓拟合15个高分辨率高信噪比的超亮类星体的完整Lyman alpha和Lyman beta森林，我们首次对HI柱密度为14 < log（NHI）< 17.2的吸收体频率进行了统计稳健的测量。我们还提出了第一次测量的HI吸收体的频率分布在周围的体积高Z星系（CGM，300 pkpc），发现在CGM中的吸收体的发病率是远远高于在IGM。与Rudie等人（2012）一致，我们发现与IGM相比，CGM中的高NHI吸收体比低NHI吸收体多一点，导致CGM频率分布的幂律拟合较浅。我们使用这些新的测量来计算IGM和CGM对氢电离光子的总不透明度，发现比大多数以前的研究显着更高的不透明度，特别是从log（NHI）< 17.2的吸收剂。再现在我们的数据中测量的不透明度以及log（NHI）> 17.2的吸收体的发生率，需要在log（NHI）~ 15附近具有中断的频率分布的中断幂律参数化。我们计算新的估计的平均自由程（mfp）氢电离光子在z=2.4，发现mfp = 147 +- 15 Mpc时，只考虑IGM不透明度。相反，如果我们考虑从高z恒星形成星系发出的光子，并考虑由于星系本身周围的CGM而导致的局部过度不透明度，则平均自由程减少到mfp = 121 +- 15 Mpc。…
2013-04-24 astro-ph.CO
Scaling the smoothness of the IGM
本文首次采用去趋势涨落分析（DFA）方法研究了Lyman- $α$（Ly $α$）森林中不同空间尺度上类星体视线（LOS）上透射通量涨落的相关特性。在我们的分析中，我们考虑了红移范围为2 $\leq$ z $\leq$ 4.5的星系际介质中的透射通量，来自45个高质量中等分辨率的样本（R $\sim$ 4300）类星体光谱，由安装在凯克II 10米望远镜上的Echelle摄谱仪和成像仪（ESI）获得，利用ESO KUEYEN 8.2 m望远镜的UVES光谱仪获得了19个高质量高分辨率（R $\sim$ 50000）类星体的光谱。DFA方法应用于这两个数据集的结果表明，存在着不同的相关特性之间的短期和长期的制度：传输通量波动函数的斜率是不同的小尺度和大尺度。对于短程和长程范围，ESI/Keck样品的标度指数$α_{1}$ = 1.635 $\pm$ 0.115和$α_{2}$ = 0.758 $\pm$ 0.085，UVES/VLT样品的标度指数$α_{1}$ = 1.763 $\pm 0.128$和$α_{2}$ = 0.798 $\pm 0.084$。在约$\sim 1.4 h^{-1} Mpc$处观察到两种方案之间的过渡（共动）。对于每个光谱，$α_{1}$总是大于$α_{2}$，这一事实支持了宇宙在大尺度上比在小尺度上更平滑的普遍观点。从LOS到LOS的标度指数的相当大的变化…
2013-10-22 astro-ph.CO
Quantifying the Precision of IGM Damping Wing Measurements Towards Quasars
本研究针对高红移类星体光谱的IGM阻尼翼测量宇宙再电离历史的精度展开，构建了考虑多类不确定性的生成式概率模型推断流程，通过模拟测试明确了最优测量设置、约束精度及主要误差来源。
2024-06-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Properties of Low Redshift Intergalactic O VI Absorbers Determined from High S/N Observations of 14 QSOs with the Cosmic Origins Spectrograph
本文报道了利用宇宙起源光谱仪（COS）对14个类星体进行盲测，在z < 0.5，红移路径为3.52，分辨率为~18 km s-1的条件下，通过对54个O-VI吸收系统（包含85个O-VI和133个H-I）的高信噪比观测，揭示了等离子体的观测特性。具有一个或两个H I组件和一个O VI组件的简单系统占系统的50%。对于45个可以估计温度的良好排列的吸收组分的样本，我们在31个（69%）组分中发现了冷光电离气体的证据，在14个（31%）组分中发现了暖气体（6 > log T > 5）的证据。根据温度和log N（H I）的测量值，可以估算出14个暖组分的总氢含量。log N（H）的非常大的隐含值范围为18.38至20.38，中位数为19.35。log T > 5.45的6个暖组分的金属丰度[O/H]范围为-1.93到0.03，中值为-1.0 dex。基于地面的星系红移研究表明，大多数的吸收，我们检测到的样品气体在IGM延伸200至600千秒差距以外的最近的关联星系。我们估计，在低z时，暖排列的OVI吸收体含有（4.1+/-1.1）%的重子.由对准的O VI和H I吸收跟踪的温暖等离子体包含几乎与星系中发现的一样多的重子。
2014-03-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
New constraints on Lyman-α opacity with a sample of 62 quasars at z > 5.7
我们测量了4.9 < z 5.7的IGM Lyman-α不透明度的平均值和散射< 6.1 along the lines of sight of 62 quasars at z >，这是迄今为止在这些红移下组装的最大样本。样本大小使我们能够比以往任何时候都更有力地在这些红移处对宇宙方差进行采样。这里使用的光谱是由SDSS，DES-VHS和SHELLQs合作获得的，来自ESI和X-Shooter档案，从以前的研究中重复使用或专门为这项工作观察。我们测量了10、30、50和70 cMpc h-1波段的Lyman-α有效光学深度，构造了两种通量上限处理下的累积分布函数，并探索了剩余Lyman-α透射率的经验解析拟合。我们通过自举重新采样验证了我们的结果与先前研究的结果的一致性，并确认了不透明度分布中存在朝向高值的尾部，该尾部可能持续到z = 5.2。将我们的结果与宇宙学模拟的预测进行比较，我们发现了进一步的有力证据，反对包括空间均匀电离背景和温度-密度关系的模型。我们还比较IGM模型，包括波动的UVB占主导地位的稀有类星体或温度波动，由于斑片状再电离。虽然这两个模型产生更好的协议与观察，没有完全捕捉到的IGM不透明度的分散。我们的62个z > 5.7类星体光谱的样本为再电离时代的未来研究开辟了许多途径。
2018-05-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
New constraints on the galactic ionizing efficiency and escape fraction at 2.5 < z < 6 based on quasar absorption spectra
本文利用高红移类星体光谱测量星系电离背景和平均自由程，结合紫外光度函数约束星系在 2.5<z<6 的电离效率与逃逸分数，发现逃逸分数从 z=4 到 z=6 显著增加，并表明再电离末期可能由吸收主导。
2025-07-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the thermal state of the intergalactic medium at $z>5$ with the transmission spikes in high-resolution Ly$α$ forest spectra
我们比较了一个样本的五个高分辨率，高S/N的Ly $α$森林光谱的明亮的$6<z \lesssim 6.5$类星体，旨在解决最后剩余的传输尖峰在$z>5$与那些从模拟吸收光谱的舍伍德和舍伍德文物套房的星系际介质（IGM）的流体动力学模拟。我们使用的轮廓拟合程序的倒置的透射通量，$1-F$，类似于广泛使用的Voigt轮廓拟合的透射通量$F$在较低的红移，探测主要是欠密区域的IGM的传输尖峰。我们能够重现的传输尖峰的宽度和高度分布，无论是与光学薄的模拟后再电离宇宙使用均匀的紫外背景和完整的辐射传输模拟后期再电离模型。我们发现，模拟传输尖峰的拟合分量的宽度是非常敏感的瞬时温度的再电离IGM。在IGM的低温模型中，尖峰的内部结构更加复杂。观察到的传输尖峰，这需要高光谱分辨率（$\leq $ 8公里/秒）来解决的宽度分布，再现光学薄模拟与温度在$z= (5.4,5.6,5.8)$的平均密度为$T_0= (11000 \pm 1600,10500\pm 2100,12000 \pm 2200)$ K。这是弱依赖于温度-密度关系的斜率，这是有利的是适度比等温陡。在不均匀的，后期再电离，全辐射传输模拟的中性氢岛坚持$z\sim5.3$，所观察到的传输尖峰的宽度分布是一致的$T_0$的范围内所造成的温度-密度关系的空间波动。
2020-03-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
