由 VANDELS 狭缝光谱约束 $3<z<5.5$ 处的莱曼-alpha 空间偏移

我们约束了 $\sim300$ 个高红移（$3<z<5.5$）莱曼断裂星系（LBGs）中莱曼-alpha 发射（Ly$\alpha$）相对于静止帧紫外发射的空间偏移分布，这些星系表现出来自 VANDELS 的 Ly$\alpha$ 发射；VANDELS 是对 CANDELS Ultra Deep Survey 与 Chandra Deep Field South 天区（总面积 ${\simeq0.2}~\mathrm{deg}^2$）的 VLT/VIMOS 狭缝光谱巡天。由于狭缝光谱将二维空间信息压缩为一维空间维度，我们使用贝叶斯推断恢复潜在的 Ly$\alpha$ 空间偏移分布。我们使用一个二维圆高斯模型来刻画该分布，由单一参数 $\sigma_{r,\mathrm{Ly}\alpha}$（以极坐标表示的标准差）定义。在样本整个红移范围（$3<z<5.5$）内，我们发现 $\sigma_{r,\mathrm{Ly}\alpha}=1.70^{+0.09}_{-0.08}$ kpc（$68\%$ 置信），对应于 $\langle z\rangle=4.5$ 处的 $\sim0.25$ 角秒。我们还发现 $\sigma_{r,\mathrm{Ly}\alpha}$ 随红移显著减小。由于 Ly$\alpha$ 空间偏移可导致狭缝损失，随红移减小的 $\sigma_{r,\mathrm{Ly}\alpha}$ 可部分解释文献中同一区间内观测到的 Ly$\alpha$ 发射体比例的增加，尽管不确定性仍过大而无法得出强结论。若 $\sigma_{r,\mathrm{Ly}\alpha}$ 在再电离时期继续减小，则该时期星系观测到的 Ly$\alpha$ 透射率下降可能要求比当前推断更高的中性氢比例。反之，若空间偏移随 IGM 不透明度增加而增大，则狭缝损失可解释在 $z>6$ 观测到的一些 Ly$\alpha$ 透射率下降。需要 $6<z<8$ 处 Ly$\alpha$ 与 UV 连续谱的空间分辨观测来解决此问题。