Astraeus III：再电离源的环境与物理性质

在这项工作中，我们使用 {\sc astraeus}（在 N 体暗物质模拟中耦合星系形成与再电离的半数值辐射转移框架，seminumerical rAdiative tranSfer coupling of galaxy formaTion and Reionization in N-body dArk mattEr simUlationS）框架，该框架在最初十亿年内耦合了星系形成与再电离。通过探索多种再电离反馈模型以及电离辐射从星系环境逃逸的比例（$f_\mathrm{esc}$）模型，我们量化了恒星形成星系（晕质量 $M_h>10^{8.2}$M$_\odot$）对再电离的贡献如何依赖于辐射反馈模型、$f_\mathrm{esc}$ 以及环境过密度。我们的主要发现如下：(i) 对于恒定 $f_\mathrm{esc}$ 模型，中等密度区中中等质量星系（晕质量 $M_h\simeq10^{9-11}$M$_\odot$、绝对 UV 星等 $M_{UV} \sim -15$ 至 $-20$）驱动了再电离；(ii) $f_\mathrm{esc}$ 随晕质量减小而增大的情形，将驱动再电离的星系族群转向低质量星系（$M_h\lesssim10^{9.5}$M$_\odot$）、较低光度（$M_{UV} \gtrsim-16$）与较低过密度；(iii) 再电离通过其拓扑结构经辐射反馈对低质量星系（$M_h\lesssim10^{9}$M$_\odot$）的电离发射率留下印记。低质量星系在过密区域经历辐射反馈对恒星形成的更强抑制，并表现出较低的电离发射率；(iv) $f_\mathrm{esc}$ 随星系性质变化对再电离源及其可探测性影响最大，而辐射反馈强度与环境过密度起次要作用；(v) JWST 巡天（极限星等 $M_{UV} = -16$）将能探测到在 $z=7$ 时提供约 $60-70\%$（约 $10\%$）再电离光子的星系，分别对应恒定 $f_\mathrm{esc}$ 模型（$f_\mathrm{esc}$ 随晕质量减小而增大的情形）。