2.2 < z < 4.2 莱曼α森林中小尺度结构的测量

莱曼α森林在小空间尺度上的涨落幅度对IGM的温度及其空间涨落敏感。IGM的温度及其空间变化包含关于氢和氦再电离的重要信息。我们利用40个高分辨率、高信噪比的VLT光谱（z=2.2-4.2），提出了莱曼α森林中小尺度结构的新测量。我们将每个莱曼α森林光谱与适当选择的小波滤波器进行卷积，从而能够提取森林中小尺度结构随每个光谱位置变化的量。我们将这些测量与追踪超过20亿粒子的莱曼α森林高分辨率流体动力学模拟进行比较。这种比较表明，接近宇宙平均密度的IGM温度（T_0）在z≈3.4附近达到峰值，此时以2σ置信度大于20,000 K。较低红移的温度与峰值温度在z≈3.4附近达到后预期的绝热冷却（$T_0 \propto (1+z)^2$）下降一致。在z=4.2时，我们的结果支持T_0 = 15-20,000 K的温度。然而，主要由于该红移处平均透射通量的不确定性，T_0 = 10,000 K的较冷IGM模型在此处仅以2σ水平被排除，尽管这种较冷的IGM模型与z ~ 3-3.4的测量结果严重不符。在我们的数据集覆盖的任何红移处，我们都没有检测到IGM温度的大空间涨落。对我们测量结果的最简单解释是，HeII再电离在z ≈ 3.4附近的某个时间完成，尽管统计不确定性仍然很大[已删节]。