原初非高斯性对高红移星系远紫外光度函数的影响：对宇宙再电离的启示

[摘要删节] 理解星际介质（IGM）如何在 $z > 6$ 时被再电离是当前高红移天文学的重大挑战之一。这需要模拟第一批天体物理对象（第三族恒星、首批星系）的坍缩及其与 IGM 的相互作用，同时将现有观测设施推向极限。过去几年的观测和理论进展催生了一幅连贯的图景，其中氢电离光子的预算主要由低质量恒星形成星系主导，而第三族恒星和类星体的贡献微乎其微。因此，宇宙的再电离历史关键取决于高红移处低质量星系的数量密度。在本工作中，我们探讨了初始密度涨落统计性质的变化如何影响早期星系的形成。遵循 Habouzit 等人 (2014) 的方法，我们运行了 5 次 N 体模拟，采用符合 Planck 约束的高斯及（尺度依赖）非高斯初始条件。借助星系形成模型和种群合成代码，我们计算了红移 $7 < z < 15$ 范围内低至 $M_{UV} = -14$ 的远紫外星系光度函数。我们发现，在 $< \text{Mpc}$ 尺度上具有强原初非高斯性的模型显示出低质量星系的远紫外光度函数显著增强。我们采用基于最先进流体动力学模拟校准的再电离模型，并表明此类非高斯性在宇宙再电离历史和电子汤姆逊散射光学深度 $\tau_E$ 上留下了清晰的印记。尽管目前再电离物理的不确定性及 $\tau_E$ 测定的误差仍主导着非高斯性的信号特征，但我们的结果表明，$\tau_E$ 最终可用于约束初始密度涨落的统计性质。