星系际介质能否导致 z>6 时 Lyman alpha 发射迅速下降？

Lyman alpha (Lya) 线的大截面使其成为探测星系际介质 (IGM) 电离状态的灵敏探针。在此，我们提出了迄今为止关于 IGM Lya 不透明度及其在'Lya 分数'（即具有可探测 Lya 发射线的颜色选择星系的分数）红移演化中应用的最完整研究。我们采用了一种分层方法，结合了再电离的大规模半数值模拟与电离 IGM 的中等规模流体动力学模拟。这使我们能够同时考虑两者的演化：(i) 来自不完全（斑块状）再电离的不透明度，由电离区域的填充因子 $Q_{HII}$ 参数化；以及 (ii) 来自电离 IGM 中自屏蔽系统的不透明度，由 HII 区域内的平均光电离率 $\Gamma$ 参数化。与最近的实证模型相比，来自斑块状再电离的衰减沿不同视线呈单峰分布，而来自自屏蔽系统的衰减则更具双峰特征。我们量化了 $(Q_{HII}, \Gamma)$ 参数空间中的平均 IGM 透射率，这可轻易用于解释新数据集。利用当前观测数据，我们预测仅凭 IGM 衰减，Lya 分数的下降幅度不能超过约 2 倍，即使 HII 填充因子低至 $Q_{HII}>0.1$。Lya 分数的更大变化可能源于与星系性质的共同演化。在对 $\Gamma$ 进行边缘化处理后，我们发现当前观测数据限制在 $z=7$ 时 $Q_{HII} < 0.6$ [68% 置信水平 (C.L.)]。然而，我们所有的参数空间在 95% C.L. 下均与观测一致，这突显了在 $z \ge 6$ 处需要更大的观测样本。