再电离期间形成 UV 背景的 LyC 光子普查

我们提出了一种新的、随模拟进行的光子通量与吸收示踪算法，旨在直接测量不同源族对星系际 UV 背景及宇宙中气体电离分数的贡献。我们使用一组经过仔细校准以重现现实的再电离历史及 $z \ge 6$ 处星系性质的多频辐射流体动力学模拟，来厘清不同质量晕以及具有不同金属丰度和年龄的恒星所发射的光子在再电离期间对 UV 背景的贡献。虽然在极早宇宙时期低质量、贫金属晕提供了大部分 LyC 光子，但其贡献随时间稳步下降。在 $z = 6$ 时，由大质量系统（${\rm M_{halo}}/{\rm M_\odot} > 10^{10} \, {\rm h ^{-1}}$）和金属增丰恒星（$10^{-3} < Z/Z_{\rm \odot} < 10^{-1.5}$）发射的光子对电离 UV 背景贡献最大。我们证明逃逸分数随源而有很大差异，由最年老恒星发射、通过由年轻恒星的电离光子和超新星开辟的低不透明度通道穿透进入 IGM 的光子，其逃逸分数最高（$\sim 45-60\%$）。在 HII 区开始重叠之前，光致电离率在不同、孤立的 HII 泡之间强烈涨落，取决于其中嵌入的电离源，我们推测这可能导致矮星系性质的空间变化。