非平衡电离对高红移星系际介质推导物理条件的影响

非平衡电离效应在宇宙学流体动力学模拟中很重要，但计算代价高昂。我们利用后处理工具“电离与温度演化代码”（CITE），研究了非平衡电离演化及由不同类星体谱能量分布（SED）产生的 UV 电离背景（UVB）对 $2\leq z \leq 6$ 星系际介质（IGM）推导物理条件的影响。CITE 能更高效地产出与自洽模拟吻合良好的结果。与平衡模型相比，非平衡模型中的 HeII 再电离进展更快。HeII 再电离的红移强烈依赖于类星体 SED，且对于具有较平类星体 SED 的 UVB 模型发生得更早。在此时期，温度-密度关系的归一化 $T_0(z)$ 出现极大值而斜率 $\gamma(z)$ 出现极小值，但发生于不同红移。使用较平类星体 SED 获得的 UVB 时，非平衡模型中的 $T_0$ 更高。尽管我们的模型对平衡与非平衡考量均产生了观测到的中位 HeII 有效光深演化及其弥散，但要解释观测的累积分布可能需要考虑涨落 UVB。对于给定 UVB 模型，由观测 HI 有效光深（$\tau_{\rm eff,HI}$）推导的 HI 光致电离率的红移依赖，在平衡模型与非平衡模型间不同。这可能导致对源电离发射率演化的不同要求。我们表明，在缺乏强微分压力平滑效应的情况下，可通过重新标度光致加热率由平衡模型生成与非平衡模型相同的 $\tau_{\rm eff,HI}$，从而恢复非平衡模型中实现的 $T_0$ 与 $\gamma$。