Planck 之后的宇宙再电离 II：类星体的贡献

鉴于近期 Planck 对电子散射光学深度的向下修正，以及在 $z > 4$ 处发现了一批暗弱的活动星系核（AGN）群体，我们重新评估了类星体对宇宙再电离的实际贡献。为此，我们扩展了先前基于 MCMC 的数据约束半解析再电离模型，并研究了类星体在全球再电离历史中的作用。我们发现，只有在高红shift处具有极高 AGN 发射率的模型中，类星体才能单独使宇宙再电离。这些模型仍然被近期的 CMB 数据以及大多数与 HI 再电离相关的观测所允许。然而，它们预测了一个延伸且早期的 HeII 再电离，在 $z\gtrsim4$ 处结束，并且平均 HeII Ly-$\alpha$ 森林不透明度的演化比实际观测所显示的要慢得多。因此，当我们进一步用 HeII Ly-$\alpha$ 森林数据约束模型时，发现这种以 AGN 为主的场景在 2-$\sigma$ 极限下被明确排除。数据似乎支持标准的双组分图像，其中类星体的贡献在 $z\gtrsim6$ 处变得可以忽略不计，并且需要早期星系具有约 $10\%$ 的非零逃逸分数。对于此类模型，平均中性氢分数在 $z=10.0$ 时从约 $0.8$ 下降到 $z=6.2$ 时的约 $10^{-4}$，而氦在更晚的时间 $z\sim3$ 变为双重电离。我们发现，与具有极高 AGN 发射率的模型相反，这些模型同样与观测到的 IGM 热演化历史吻合良好。