暗时代再电离与星系形成模拟 V：再电离的形态与统计特征

我们使用暗时代、再电离与星系形成数值模拟观测（Dark-ages, Reionization And Galaxy-formation Observables from Numerical Simulations，DRAGONS）框架，研究星系形成物理对再电离时期（EoR）电离氢（HII）区形态与统计的影响。DRAGONS 将半解析星系形成模型与非均匀电离紫外背景自洽耦合，因此可用于研究再电离形态与统计对电离源星系族反馈现象的依赖性。星系形成物理的改变会修改 HII 区的大小以及 21 厘米功率谱的振幅与形状。在所研究的星系物理中，我们发现超新星反馈在再电离中起着最重要的作用：在固定电离分数下，若无此反馈，HII 区可减小至多 $\approx 20\%$，功率谱振幅的分数差异可达 $\approx 17\%$。我们将基于星系形成的再电离模型与以往假设恒定恒星-晕质量比的估算进行比较，发现只要正确选择最小晕质量，此类模型可模仿预测的再电离形态。因此，固定中性分数下的再电离形态并非由星系形成的细节唯一决定，而是对承载大部分电离源的晕的质量敏感。简单的 EoR 参数化因此是再电离统计的准确预测器。然而，利用未来 21 厘米观测完整理解再电离，将需要结合其他观测，用真实的星系形成模型进行解释。