Possible Contamination of the Intergalactic Medium Damping Wing in ULAS J1342+0928 by Proximate Damped Ly$α$ Absorption
针对 z=7.54 类星体 ULAS J1342+0928，研究指出前景近侧阻尼 Lyα 吸收可能模拟星系际介质阻尼翼，凸显深度光谱纯化样本的必要。
2023-12-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Quantitative Constraints on the Reionization History from the IGM Damping Wing Signature in Two Quasars at z > 7
在再电离过程中，星系际介质（IGM）中的中性氢在高红移类星体的光谱上留下了阻尼翼吸收特征的印记。对这个特征的探测为一个显著中性的宇宙提供了令人信服的证据，并使在那个时期测量氢中性部分$x_{\rm HI}(z)$成为可能。然而，从这种技术获得可靠的定量约束，是具有挑战性的，由于随机性引起的补丁内-外拓扑结构的再电离，退化类星体的寿命，和未知的未吸收类星体光谱接近休息帧Ly $α$。通过对高红移宇宙的高分辨率流体动力学模拟，将再电离拓扑的大体积半数值模拟与一维辐射转移相结合，建立了类星体再电离过程中的透射谱模型。我们最先进的方法捕捉到了在偏置类星体晕中阻尼翼强度的分布，这些偏置类星体晕应该在更早的时候被再电离，以及类星体环境中由其自身电离辐射引起的中性气体的侵蚀。结合这个详细的模型与我们的新技术预测类星体的连续性及其相关的不确定性，我们引入了贝叶斯统计方法来共同约束中性的宇宙和类星体的寿命从个人类星体光谱的分数。我们将这种方法应用于已知的两个最高红移类星体ULAS J1120+0641和ULAS J1342+0928的光谱，并测量了体积平均中性分数$\langle x_{\rm HI} \rangle(z=7.09)=0.48^{+0.26}_{-0.26}$和$\langle x_{\rm HI} \rangle(z=7.54)=0.60^{+0.20}_{-0.23}$（后中位数…
2018-02-16 astro-ph.CO
Damping wing absorption associated with a giant Ly$α$ trough at $z < 6$: direct evidence for late-ending reionization
本研究通过分析ULAS J0148+0600近邻区边缘的强Lyα透射窗口轮廓，发现z<6处最深的Lyα吸收槽存在阻尼翼吸收，证明其对应延展中性岛，为氢再电离晚期结束提供直接证据。
2024-05-14 astro-ph.CO
Evidence of Gunn-Peterson damping wings in high-z quasar spectra: strengthening the case for incomplete reionization
几个高红移（z>6）类星体的光谱显示出Gunn-Peterson（GP）阻尼翼的证据，表明z ~ 6星系际介质（IGM）中存在相当大的平均中性氢分数（xHI> 0.03）。然而，先前的分析假设IGM在类星体的HII区域之外均匀电离。在这里，我们放松这一假设和模型补丁再电离的情况下，IGM和类星体参数的范围。我们通过拟合三个类星体的光谱来量化这些差异对推断的x_HI的影响：SDSS J1148+5251（z=6.419），J1030+0524（z=6.308）和J1623+3112（z=6.247）。我们发现，在斑块模型中的最佳拟合值x_HI符合一致的情况。更重要的是，我们确认所观察到的谱有利于GP阻尼翼的存在，当谱在没有阻尼翼的情况下建模时，峰值可能性降低>几- 10倍。我们还发现，Ly α吸收光谱，本身，不能区分阻尼翼在一个相对中性的IGM从一个阻尼翼在一个高度电离的IGM，所造成的一个孤立的中性补丁，或阻尼Ly α吸收器（DLA）。然而，在高度电离的宇宙（x_HI < 0.01）中，中性斑块和具有大的所需柱密度（N_HI >几个x 10^{20} cm^{-2}）的DLA都是罕见的。因此，当我们包括合理的先验概率的视线（LOS）拦截中性补丁或DLA在所需的距离约40-60 Mpc的类星体，我们发现在IGM的中性分数的强下限，x_HI > 0.1（在95%的置信度）。这加强了先前…
2012-11-04 astro-ph.CO
Constraining Reionization with Lyα Damping-Wing Absorption in Galaxy Spectra: A Machine Learning Model Based on Reionization Simulations
本文利用JWST低分辨率光谱和随机森林分类方法，基于Cosmic Dawn II模拟约束再电离电离分数，并应用于实测光谱，支持晚期再电离模型。
2025-03-30 astro-ph.CO
Landau Damping of Baryon Structure Formation in the Post Reionization Epoch
Chen和Lai提出，在对后再电离时代宇宙大尺度结构形成的正确描述中，应该考虑等离子体集体效应。具体地说，是重子热运动产生的压力和不完全德拜屏蔽产生的残余长程静电势共同对抗了引力坍缩。因此，在小尺度下，重子将以离子声学频率振荡，而不是传统的中性声学频率。在本文中，我们扩展和改进的陈-赖公式的注意到朗道阻尼的离子声振荡。由于T_e \sim T_i在后再电离时代，离子声振荡将不可避免地遭受朗道阻尼，在中高波数k区域，朗道阻尼严重抑制重子密度谱。为了更好地描述这种朗道阻尼现象，我们发现有必要对滤波波数k_f进行修正。如果我们预测的离子声振荡的朗道阻尼能在高红移下被观测到，那将是很有趣的。
2010-06-30 astro-ph.CO
High Precision Analyses of Lyman alpha Damping Wing of Gamma-Ray Bursts in the Reionization Era: On the Controversial Results from GRB 130606A at z = 5.91
Swift GRB 130606 A在z = 5.91处的空前明亮的余辉给我们提供了一个通过高精度分析Ly α吸收的红阻尼翼来探测再电离时代的独特机会，但不同望远镜观测到的光谱对星系际介质（IGM）中中性氢分数（fHI）的限制是矛盾的。在这里，我们研究的起源，这种差异进行分析的频谱VLT与我们自己的分析代码以前用于适应斯巴鲁频谱。虽然VLT团队没有报告使用VLT光谱的IGM HI的证据，但我们证实了我们之前的结果，即更喜欢非零IGM HI（当IGM HI扩展到GRB红移时，最佳拟合f_HI ~ 0.06）。不含IGM HI的模型的VLT光谱拟合残差显示出与斯巴鲁光谱相同的系统趋势。我们认为，两个小组之间的差异可能是由于配件所采用的波长范围不同;我们的波长范围比VLT团队的更宽，而且我们避免了深Ly α吸收的最短波长范围（lambda_obs < 8426 A），因为这一区域主要由宿主星系中的HI控制，并且宿主星系HI速度分布的系统不确定性很大。我们还研究了这些结果的灵敏度，通过Ly α截面公式，从经典的洛伦兹函数到最近的一个考虑到完全量子力学散射。研究发现，对非零IGM HI的偏好对截面公式的选择是稳健的，但它在定量上是不可忽略的，因此在未来的分析中应该小心。
2015-11-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Revisiting the Intergalactic Medium Around GRB 130606A and Constraints on the Epoch of Reionization
本文重新分析GRB 130606A，识别出先前中性分数结果矛盾的根源，采用多种阻尼翼模型得出3σ上限xHI<0.20-0.23，并强调需更多高红移GRB以约束再电离时代。
2025-03-25 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
Dark-ages Reionization and Galaxy Formation Simulation XX. The Ly$α$ IGM transmission properties and environment of bright galaxies during the Epoch of Reionization
高度中性的星系间介质（IGM）在再电离时期（EoR），预计将抑制Ly $α$发射与阻尼翼吸收，导致几乎没有Ly $α$检测到恒星形成星系在$z{\sim}8$。然而，在这些红移下，对4个最亮星系（${\rm H}_{160}{\sim}25$等）的光谱观测确实显示出突出的Ly $α$线，表明局部电离的IGM。本文利用Meraxes半解析模型研究了EoR期间亮星系的Ly $α$ IGM透射和环境。我们发现较亮的星系受阻尼翼吸收的影响较小，因为它们能有效地电离周围的中性氢。具体而言，最亮的源（${\rm H}_{160}{\lesssim}25.5$ mag）位于我们的模拟中最大的电离区域，并且具有来自IGM（光学深度${<}1$）的低Ly $α$衰减。较暗的星系（25.5等${<}{\rm H}_{160}{<}27.5$等）的透射率取决于紫外线光度，导致在较暗的星等下Ly $α$检测的发生率较低。这种光度相关的衰减解释了为什么Ly $α$只在$z{\sim}8$最亮的星系中被观测到。后续观察显示，在这些确认的$z{\sim}8$ Ly $α$发射体附近存在对应物。我们模拟的类似物的环境与这些观测结果在附近星系的数量上一致，这是一个很好的指标，表明Ly $α$是否可以在较暗的星系中被检测到。在目前的观测极限下，在$2'{\times}2'$内有${\ge}2$-5个邻居的星系显示出L…
2021-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Chronicling the reionization history at $6\lesssim z \lesssim 7$ with emergent quasar damping wings
本研究利用18个红移在6.0至7.1之间的类星体光谱，通过神经网络重建连续谱并堆叠分析，结合ATON和CROC流体动力学模拟，填补了再电离时代中性气体比例在 $6\lesssim z \lesssim 7$ 的约束空白，并测得各红移区间的中性气体比例演化及平均类星体寿命上限。
2025-06-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing Intergalactic Neutral Hydrogen by the Lyman Alpha Red Damping Wing of Gamma-Ray Burst 130606A Afterglow Spectrum at z = 5.913
GRB 130606 A的光学余辉是雨燕观测到的，其红移值接近再电离年代（z = 5.913），这为探测星系际介质的电离状态提供了新的机会。在这里，我们提出了一个分析的红色Ly α阻尼翼的余辉光谱斯巴鲁/FOCAS在10.4-13.2小时后爆发。我们发现，极小模型只包括基线幂律和HI吸收在宿主星系没有得到一个很好的拟合，留下的残差显示凹曲率在8400-8900 A的振幅约0.6%的流量。在短波长范围内的这种曲率不能被解释为消光在主机与标准消光曲线，余辉光谱的固有曲率，或由已知的系统的不确定性，在所观察到的光谱。通过在宿主外部介入HI气体的红色阻尼翼可以使残差减少约3 σ统计显著性。我们发现，阻尼Ly α系统是不赞成的起源，这种干预HI吸收，从观察到的Ly β和金属吸收功能。因此，弥漫性IGM的吸收仍然是一个合理的解释。用一个简单的均匀IGM模型进行拟合，需要HI中性分数fHI ~ 0.1-0.5，这取决于到GRB宿主的距离，意味着高fHI IGM与观测到的暗Gunn-Peterson（GP）槽有关。这为再电离在z ~ 6处尚未完成提供了新的证据。
2014-02-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
On the Origin of the Ly$α$ Damping Wing in Galaxies at $8\le z \le 10$: Explorations using the NINJA Simulations
Istituto Nazionale di Astrofisica – Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的的里雅斯特天文台）；IUCAA（印度大学天体物理学与宇宙学中心）；School of Physical Sciences, National Institute of Science Education and Research（国家科学教育研究学院物理科学学院）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
该研究结合NINJA模拟与电离泡模型，探索红移8-10星系的Lyα阻尼翼起源，发现最强阻尼Lyα吸收体可探测ISM、CGM与IGM的电离状态，且部分电离气体能提升强吸收体发生率但仍低于观测
2026-08-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraints on the $z\sim6-13$ intergalactic medium from JWST spectroscopy of Lyman-alpha damping wings in galaxies
Cosmic Dawn Center (DAWN)（黎明宇宙中心）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Steward Observatory, University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）；Department of Astronomy, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校天文学系）
JWST通过研究Lyman-alpha衰减翼约束z≈6-13的星际介质，发现高信噪比光谱能准确推断中性分数，并揭示高红移星系的吸收特性与暗物质晕关联。
2025-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Damping Wing-Like Features in the Spectra of High Redshift Quasars: a Challenge for Fully-Coupled Simulations
该研究对比高红移类星体光谱的阻尼翼特征，发现全耦合模拟虽能复现暗间隙统计，却缺乏该特征，暗示模拟低估光致电离率涨落，遗漏长寿命中性岛。
2025-08-03 astro-ph.CO
IGM damping wing constraints on reionisation from covariance reconstruction of two $z\gtrsim7$ QSOs
明亮的高红移类星体（$z>6$）是探测星系际介质（IGM）电离状态的有力工具。在高Z类星体的光谱中，对Ly $α$阻尼翼吸收的检测可以对再电离（EoR）的时间提供强有力的约束。在这项工作中，我们进行了一个独立的Ly $α$阻尼翼分析两个已知的$z>7$类星体; DESJ 0252 -0503在$z=7.00$（王等）。和J1007+2115在$z=7.51$（Yang等人）。为此，我们利用我们现有的贝叶斯框架，其同时考虑了以下方面的不确定性：（i）固有的Ly $α$发射轮廓（从测量的发射线的协方差矩阵重建;在这项工作中扩展到包括NV）和（ii）使用$1.6^3$ Gpc $^3$再电离模拟的IGM内的电离（H I，{ \scriptsize II}）区域的分布。这种方法是对上述工作中使用的方法的补充，因为它只关注Ly $α$（$1218 < λ< 1230$）的红色，使其对建模不确定性更鲁棒，同时还对（i）和（ii）使用不同的方法。我们发现，对于基准EoR形态，$z=7$处的$\bar{x}_{\rm HI} = 0.64\substack{+0.19 \\ -0.23}$（68%）和$z=7.51$处的$\bar{x}_{\rm HI} = 0.27\substack{+0.21 \\ -0.17}$与上述$1σ$中的先前工作一致，尽管两者的振幅略低。在将NV纳入我们的重建管道后…
2021-12-08 astro-ph.CO
Learning Reionization History from Quasars with Simulation-Based Inference
本文提出用基于模拟的推断（SBI）方法从高红移类星体光谱的阻尼翼信号中精确推断宇宙中性分数和翼位置，成功打破参数简并，优于传统伪似然方法，有望稳健重建宇宙再电离历史。
2023-11-27 astro-ph.CO
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
Reionization history constraints from neural network based predictions of high-redshift quasar continua
早期宇宙的观测表明，再电离是由$z\sim6$完成的，然而，这个过程的确切历史仍然是未知的。测量中性部分在这一时期演化的一种方法是通过观测高红移类星体的Ly $α$阻尼翼。为了限制类星体观测中的中性部分，我们需要一个精确的Ly $α$周围类星体光谱模型，在光谱被其宿主星系处理之后，但在它被中间IGM的吸收和阻尼改变之前。在本文中，我们提出了一种新的机器学习方法，使用人工神经网络，重建类星体连续体周围的Ly $α$。我们的QSANNdRA算法改善了这种重建的错误相比，最先进的PCA为基础的模型在文献中平均14.2%，并提供了6.1%的改善，平均相比，其扩展。与扩展的PCA模型相比，QSANNdRA进一步实现了22.1%和16.8%的改善时，最相似的两个高红移类星体的研究中，ULAS J1120+0641在$z=7.0851$和ULAS J1342+0928在$z=7.5413$的低红移类星体进行评估。使用我们更精确的重建这两个$z>7$类星体，我们估计中性分数的IGM使用均匀再电离模型，并发现$\bar{x}_\mathrm{HI} = 0.25^{+0.05}_{-0.05}$在$z=7.0851$和$\bar{x}_\mathrm{HI} = 0.60^{+0.11}_{-0.11}$在$z=7.5413$。我们的结果与文献一致，有利于快速结束再电离。
2020-05-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Probing Reionization with Quasar Spectra: the Impact of the Intrinsic Lyman-alpha Emission Line Shape Uncertainty
可以说，了解红移z > 6的星系际介质（IGM）再电离尾端的最佳希望是通过检测和表征明亮类星体光谱中IGM的Gunn-Peterson（GP）阻尼翼吸收。然而，使用类星体光谱来测量IGM阻尼翼需要类星体的固有莱曼α发射线的模型。在这里，我们量化的不确定性，在固有的线的形状，以及这些不确定性如何影响IGM中性分数的测定。我们已经收集了一个目录的高分辨率的HST光谱的发射线的未遮蔽的低红移类星体，并具有其特点的变化的形状的线。然后，我们添加模拟吸收高红移IGM这些类星体光谱，以确定相应的不确定性，再电离约束使用当前和未来的样本z > 6类星体光谱。我们发现，如果莱曼-α发射线的红移被假定为符合从金属线确定的系统红移，推断IGM中性分数系统地偏置到低的值，由于莱曼-α线相对于金属线的系统蓝移。如果类似的蓝移持续存在于z > 6的类星体中，这种偏差加强了先前关于z ~ 6处存在大量中性氢的说法。即使只有少数明亮的类星体，这种技术也能够在高度电离（x_IGM ~ 10^-3）和中性（x_IGM = 1）的IGM之间做出可靠的区分。
2009-08-17 astro-ph.CO
Future Constraints on the Reionization History and the Ionizing Sources from Gamma-ray Burst Afterglows
我们预测的再电离的历史约束，推断从莱曼α阻尼翼吸收功能，为未来的样本$\sim 20$ $z \geq 6$伽马射线暴（GRB）余辉。我们描述了每个余辉光谱的三参数模型。首先，L表征了GRB宿主晕周围电离区域的大小（“气泡大小”）。第二，$\langle{x_{\rm HI}\rangle}$是伽玛暴周围电离泡外部的体积平均中性分数，其近似为空间均匀的。最后，$N_{\mathrm{HI}}$表示与GRB宿主星系相关的局部阻尼莱曼α吸收体（DLA）的柱密度。电离区域的尺寸分布是从再电离的数值模拟中提取的，并且在再电离时期（EoR）强烈地演变。模型DLA柱密度遵循从当前GRB余辉谱确定的经验分布。我们使用Fisher矩阵形式主义预测的$\langle{x_{\rm HI}(z)\rangle}$的限制，可以从后续的余辉光谱与SNR = 20每R=3,000分辨率的元素在连续。我们发现，中性部分可以确定优于10-15\%（1- $σ$）的准确度，从这个数据跨越多个独立的红移箱在$z \sim 6-10$，跨越大部分的EoR，虽然精度下降了一些接近年底的再电离。在$z \geq 6$用$80$伽玛暴余辉进行更有前途的巡天，可以将这里的精度提高一个因子$2$，并将测量范围扩大到$z \sim 14$。我们进一步讨论了如何将这些约束条件与电离光子逃逸分数的估计相结合，从DLA柱密度分布对伽玛…
2021-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Significantly Neutral Intergalactic Medium Around the Luminous z=7 Quasar J0252-0503
明亮的$z\ge7$类星体提供了再电离时期超大质量黑洞和星系际介质演化的直接探测。在单一EoR类星体光谱中可以检测到IGM中中性氢留下的Ly $α$阻尼翼吸收，从而可以测量IGM中的中性部分。然而，阻尼翼的功能只被发现在两个$z>7$类星体在以前的研究。本文介绍了利用Keck/NIRES和Gemini/GMOS获得的$z=7.00$类星体DES J025216.64- 050331.8的新的高质量光学和近红外光谱。通过使用镁II单历元维里方法，我们发现它的主机$\rm (1.39\pm0.16) \times10^{9} ~M_\odot$ SMBH在$λ_{\rm Edd}=0.7\pm0.1$的爱丁顿比吸积，与其他发光$z\sim 7$类星体中看到的值一致。此外，光谱的Ly $α$区域表现出强阻尼机翼吸收特征。在类星体光谱中没有相关的金属吸收，表明这种吸收是由中性IGM留下的。使用Davies等人开发的最先进的模型，我们在类星体寿命为$10^3\le t_{\rm Q}\le10^8$年的边缘化时，在68%（95%）的置信区间内测量到体积平均中性氢分数为$\langle x_{\rm HI} \rangle = 0.70^{+0.20}_{-0.23} (^{+0.28}_{-0.48})$的$z=7$。这是迄今为止使用再电离时代类星体光谱测量到的最高IGM中性分数。
2020-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
B-mode CMB Polarization from Patchy Screening during Reionization
在CMB极化补丁再电离产生的B-模式从两个影响：产生的极化从散射的四极矩再电离气泡，和波动的筛选E-模式的重组。以前已经研究了散射的贡献，但尚未计算出屏蔽的贡献。我们表明，在小于声学尺度（l>300）的尺度上，来自屏蔽的B模功率大于来自散射的B模功率。在阻尼标度（l>2000）以下，该比率接近常数~2.5。在与引力波相关的度标度上（l<100），屏蔽B模式具有白噪声尾部，并且对散射效应不占主导地位。这些结果是强大的不确定性，在斑片状再电离的建模。
2009-05-18 astro-ph.CO
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
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
Damping wings in the Lyman-α forest: a model-independent measurement of the neutral fraction at 5.4<z<6.1
通过堆叠莱曼-α森林暗间隙，首次在z=5.6处探测到阻尼翼信号，测得中性氢分数为0.19±0.07，支持晚期缓慢再电离情景。
2024-08-21 astro-ph.CO
Rapid Reionization by the Oligarchs: The Case for Massive, UV-Bright, Star-Forming Galaxies with High Escape Fractions
宇宙再电离的主角仍然难以捉摸。微弱的恒星形成星系是主要的候选者，因为它们数量众多，可能具有显著的电离光子逃逸分数（$f_{esc}$）。在这里，我们通过一个经验模型来更新这幅图，该模型成功地预测了最新的观测结果（例如，z>8时恒星形成密度的下降）。我们在我们的模型中为每个星系生成电离光谱，并使用再电离时间轴的最新测量值来约束$f_{esc}$（例如，在z>7时类星体和星系的Ly $α$阻尼）。假设$f_{esc}$为常数，我们发现$M_{UV}$ <-13.5的星系需要$f_{esc}=0.21^{+0.06}_{-0.04}$才能完成再电离。在z=[8.2，6.8，6.2] $\pm$ 0.2时，推断的IGM中性分数为[0.9，0.5，0.1]，即，大部分再电离在3亿年内发生。灵感的莱曼连续统（LyC）泄漏，压倒性地显示高于平均水平的恒星形成表面密度（$Σ$）的新兴样本，我们提出了一个模型，$f_{esc}$ $Σ$和发现$f_{esc}\proptoΣ^{0.4\pm0.1}$。由于$Σ$在z=8和z=0之间下降了~2.5 dex，我们的模型解释了在较低红移时$f_{esc}$的不起眼的上限以及在z>6时它需要演化到~0.2。在这个模型中，引人注目的是，小于5%的星系的$M_{UV}$ <-18（“寡头”）占再电离预算的80%以上。事实上，微弱的源（$M_{UV}$ >-16）…
2020-04-03 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
Inhomogeneous recombinations during cosmic reionization
通过耗尽可用于扩展宇宙HII区域的电离光子预算，重组系统（或莱曼极限系统）可以在宇宙再电离期间（和之后）产生巨大影响。不幸的是，在大规模再电离模拟中直接解决这样的结构在计算上是不切实际的。相反，在这里，我们实现了一个子网格处方跟踪星系际介质中的非均匀重组。建立在以前的工作参数化恒星形成的光加热反馈，我们提出了大规模的，半数值再电离模拟，自洽跟踪本地（子网格）的源和汇的电离光子的演变。我们简单的单参数模型自然会产生扩展的再电离和适度、缓慢变化的发射率，与观察结果一致。双折射有助于减缓大HII区域的增长，并抑制再电离后期（和之后）电离背景的快速上升。结果，在整个再电离过程中，典型的HII区域小了$\sim 2-3$倍。在再电离的后半部分，大尺度（$k\lesssim 0.2\text{ Mpc$ ^{-1} $}$）电离功率谱受到$\gtrsim 2-3$因子的抑制。因此，正确的重组建模是重要的，几乎所有的再电离观测，包括即将到来的干涉与红移21厘米线解释。与以前的工作一致，我们发现在再电离结束时电离气体的聚团因子为$C_{\rm HII}\sim 4$。
2014-02-10 astro-ph.CO
The THESAN project: connecting ionized bubble sizes to their local environments during the Epoch of Reionization
本研究利用THESAN辐射流体动力学模拟，追踪再电离时期电离气泡的演化，发现气泡尺寸与局部环境、光源亮度及过密度密切相关，并验证了电离红移作为局部探针的有效性。
2024-06-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
How to Search for Islands of Neutral Hydrogen in the $z \sim 5.5$ IGM
如果星系际介质（IGM）的电离态在这些红移处足够不均匀，那么对莱曼α森林（$α$）的观测可能会使再电离晚至$z \sim 5.5$才完成。在这种情况下，在高度电离的气体中可保留显著中性的岛，其中电离区域允许通过Ly- $α$森林的一些透射。这种可能性有一个重要的优点，就是它可以用现有的Ly- $α$森林数据来检验。特别是，我们描述了三个可观察到的签名显着中性气体的$z \sim 5.5$ IGM。我们使用模拟类星体光谱再电离的数值模拟，以开发这些测试。首先，我们量化了森林中吸收区域的丰度和长度如何随再电离模型中体积平均中性分数的增加而增加。其次，我们考虑在森林中的高吸收区域周围叠加传输轮廓。当且仅当IGM中存在显著中性气体时，Ly- $α$线的阻尼翼中的吸收将导致透射随着从光谱的吸收部分移动到透射部分而缓慢恢复。第三，氘Ly- $β$谱线应在Ly- $β$簇中的中性吸收区中留下一个小而独特的吸收特征。我们表明，这些测试可以进行与现有的凯克HIRES光谱在$z \sim 5.5$，阻尼翼可观察到的$< x_{\text{HI}} >\gtrsim 0.05$和氘功能观察到额外的高分辨率光谱$< x_{\text{HI}} >\gtrsim 0.2$。
2014-09-30 astro-ph.CO
IGM damping wing constraints on the tail end of reionisation from the enlarged XQR-30 sample
利用扩大XQR-30样本的42个类星体光谱，通过贝叶斯重建框架约束IGM中性分数，表明再电离在红移5.8至6.55间仍在进行。
2024-04-19 astro-ph.CO
First constraints on the local ionization topology in front of two quasars at z ~ 7.5
Leiden University（莱顿大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；Heidelberg University（海德堡大学）；Tsinghua University（清华大学）；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学院）；University of Arizona（亚利桑那大学）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究院）；Northwestern College（西北学院）；University of Michigan（密歇根大学）
通过分析红移约7.5的两颗类星体的光谱数据，研究首次利用衰减翼特征约束了其前方中性星际介质的局部电离状态及分布。
2025-08-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraints on reionisation from the z=7.5 QSO ULASJ1342+0928
最近在$z=7.54$探测到的明亮类星体ULASJ 1342 +0928，提供了一个强有力的探测干预星系际介质的电离状态，可能使我们能够对再电离时代（EoR）设置强有力的约束。在这里，我们从ULASJ 1342 +0928的光谱中的EoR中定量地计算了Ly $α$阻尼机翼吸收的存在。我们的贝叶斯框架同时考虑了以下方面的不确定性：（i）内在类星体发射（从发射线的协方差矩阵重建Ly $α$轮廓获得）和（ii）再电离过程中HII区域的分布（从三个不同的1.6 $^3$ Gpc $^3$模拟中获得，这些模拟跨越了合理的EoR形态范围）。我们的分析是对发现论文（Bañados等人）的补充。和随附的方法论文（Davies等人）因为它只集中在Ly $α$（$1218 < λ< 1230$）的阻尼机翼印痕上，并对（i）和（ii）采用不同的方法。我们恢复弱证据阻尼翼吸收。我们的中间EoR模型在$z=7.5$产生体积加权中性氢分数为$\bar{x}_{\rm HI} = 0.21\substack{+0.17 \\ -0.19}$（68%）。约束弱依赖于EoR形态。我们的限值低于先前提出的限值，但它们在~1-1.5 $σ$范围内是一致的。我们将这种差异归因于：（i）从我们的重建管道获得的较低幅度的固有Ly $α$轮廓，由与光谱中相对较弱的其他高电离线的相关性驱动;以及（ii）在计算似然性时仅考虑Ly …
2018-07-04 astro-ph.CO
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
