计算中心辐射源再电离星系际氢与氦的数值方法比较

我们比较了在中心辐射源对星系际气态氢与氦进行光致电离背景下求解辐射转移方程的数值方法。考察了辐射转移方程的直接积分解法，以及使用光子包的解法，二者均分别应用于与时间相关的辐射转移方程解以及无限光速近似下的解。发现光子包方案通常比直接积分方案计算效率更高。尽管所有代码均能准确描述氢与氦电离区的增长速率，但结果表明，当电离前沿以接近光速扩张时，需要完全时间相关的方法才能捕捉源近邻区的气体温度与电离结构。应用于再电离时期（EoR）的类星体（Quasi-Stellar Objects）时，与时间相关辐射转移方程解相比，无限光速近似解在近邻区产生的温度差异高达 $5\times10^4$ K。在氢已电离、氦为单次电离的气体中氦近乎完全光致电离之后，发现的温差较小。在远离源、气体以中性为主的区域中发现的温度与电离结构差异，可能影响一些 21-cm EoR 实验的预言。