发光类星体 J0252-0503 周围显著中性的星系际介质

发光 $z\ge7$ 类星体为再电离时代（EoR）超大质量黑洞（SMBHs）与星系际介质（IGM）的演化提供了直接探针。IGM 中中性氢产生的 Ly$\alpha$ 阻尼翼吸收可在单条 EoR 类星体光谱中被探测到，从而测量该视线方向上的 IGM 中性分数。然而，在以往研究中，阻尼翼特征仅在两颗 $z>7$ 类星体中被探测到。本文报道了利用 Keck/NIRES 和 Gemini/GMOS 获取的 $z=7.00$ 类星体 DES J025216.64--050331.8 的新高质量光学与近红外光谱。利用 MgII 单历元维里方法，我们发现其寄主一个质量为 $\rm (1.39\pm0.16) \times10^{9} ~M_\odot$ 的 SMBH，爱丁顿比为 $\lambda_{\rm Edd}=0.7\pm0.1$，与其他发光 $z\sim 7$ 类星体中的观测值一致。此外，该光谱的 Ly$\alpha$ 区域表现出强烈的阻尼翼吸收特征。类星体光谱中缺乏相关金属吸收表明该吸收由中性 IGM 产生。利用 Davies 等人提出的先进模型，在边缘化 $10^3\le t_{\rm Q}\le10^8$ yr 的类星体寿命后，我们测得 $z=7$ 处的体积平均中性氢分数在 68%（95%）置信区间内为 $\langle x_{\rm HI} \rangle = 0.70^{+0.20}_{-0.23} (^{+0.28}_{-0.48})$。这是迄今利用再电离时代类星体光谱测得的最高 IGM 中性分数。