来自 HeII 莱曼-α 森林对类星体寿命和束流发射的限制

我们表明，将 HeII 莱曼-α 森林视线与邻近类星体群进行比较，可以强烈限制类星体的寿命和发射几何。通过比较特定视线上的 HeII 和 HI 莱曼-α 森林，可以追踪辐射场硬度的涨落（由 HeII 电离率的涨落驱动）。由于这种高能背景高度可变——这得益于主导它的明亮类星体的稀有性以及这些光子的相对较短的衰减长度——因此可以直接将辐射场中的特征与其源类星体关联起来。在此，我们量化了有限寿命和束流发射几何如何影响这些预期。有限寿命会引入时间延迟，使观测到的辐射峰值相对于类星体发生位移。对于束流发射，几何结构决定了观测者不可见的源仍能在辐射场中产生峰值。我们表明，对于合理的参数值（寿命约 $10^6-10^8$ 年，束流角小于 $90$ 度），这两种模型都会产生大量的“裸”峰值（没有关联的类星体）。与沿两条 HeII 莱曼-α 森林视线的现有类星体巡天数据进行比较，以高置信度排除了各向同性发射和无限寿命；这些数据可以通过中等束流或约 $10^7-10^8$ 年的寿命来容纳。我们还表明，峰值与其类星体之间径向位移的分布可以明确区分这两种模型，尽管需要更大的统计样本。