红移六以下极端 Ly$\alpha$ 吸收谷提供的氢再电离斑块化证据

我们报告发现了一个极长（$\sim$110 Mpc/$h$）且极深（$\tau_{\rm eff} \gtrsim 7$）的 Ly$\alpha$ 吸收谷，其延伸至 $z \simeq 5.5$，指向发射红移 $z_{\rm em} \simeq 6.0$ 的类星体 ULAS J0148+0600。我们将这些新数据与 42 个类星体在 $4.5 \le z_{\rm em} \le 6.4$ 范围内的 Ly$\alpha$ 森林测量相结合，对 $4 \le z \le 6$ 区间内视线方向上星系际 Ly$\alpha$ 不透明度的方差进行了更新分析。我们发现，在 $z \sim 6$ 附近，不同视线方向上的透射率散射显著超过了均匀紫外背景 (UVB) 或电离光子平均自由程在空间上不变的简单涨落 UVB 模型的理论预期。数据（特别是在 $z \simeq 5.6$-5.8 附近）反而要求体积加权的中性氢分数存在涨落，其幅度比仅由密度变化预期的要大 3 倍或更多。我们认为这些涨落最可能是由平均自由程的大尺度变化驱动的，这与不均匀氢再电离最后阶段的预期一致。然而，即使在 $z \simeq 5.6$ 时，大部分数据仍与均匀 UVB 一致；而到了 $z \sim 5$，数据则完全符合仅由密度场引起的不透明度涨落。这表明虽然再电离可能在 $z \sim 6$ 时仍在进行，但在 $z \sim 5$ 时已完全结束。