类星体 IGM 阻尼翼的局部、拓扑无关参数化
宇宙学与河外天体物理
2025-11-26 v1 星系天体物理
摘要
类星体方向的 Lyman- 阻尼翼为探测再电离提供了独特手段,因为其强度与星系际介质(IGM)的全局体积平均中性氢(HI)分数密切相关。然而,IGM 中的宇宙方差是随机性的主要来源,因为即使在固定的全局中性分数下,类星体周围的局部中性环境也会显著变化。我们证明 IGM 阻尼翼携带了关于该局部电离拓扑的额外信息,而现有分析框架尚未加以利用。我们引入一组两个新的、具有物理动机的汇总统计量,用于编码在类星体电离辐射改变之前 IGM 中 HI 分布的局部信息,包括:1) 由模拟 Lyman- 截面频率依赖性的洛伦兹轮廓加权的 HI 柱密度,以及 2) 类星体到首个中性斑块的距离。该描述与类星体寿命作为第三个参数相结合,可将光谱阻尼翼区域的 IGM 透射率弥散在整个物理参数空间范围内降低至 。我们提出一种简单的程序来生成类星体周围的合成 HI 视线,并证明所得阻尼翼轮廓在统计上与真实的再电离拓扑不可区分。这为以模型无关的方式最优提取印记中所编码的显著局部信息开辟了道路。在特定再电离模型的背景下,对这些局部参数的测量可以转化为对再电离全局时序的约束,此外,它们还提供了此前未被利用的关于再电离拓扑的信息。该框架的一个略微修改的版本也可应用于星系方向的阻尼翼。
引用
@article{arxiv.2504.14746,
title = {A local, topology-independent parameterization of quasar IGM damping wings},
author = {Timo Kist and Joseph F. Hennawi and Frederick B. Davies},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.14746},
year = {2025}
}
备注
Submitted to MNRAS