高红移大质量 X 射线双星对星际介质的反馈：模型光谱

红移 z > 6 的大质量恒星被预测作为紫外 (UV) 光子的明亮源，在宇宙再电离中发挥了关键作用。然而，这些大质量恒星的残骸作为 X 射线光度 (L_X 1e38 erg/s) 的大质量 X 射线双星 (HMXBs) 可能同样重要。由于中性氢的吸收截面随光子能量急剧减小（与能量的立方成反比），X 射线比 UV 光子更容易从其产生的恒星形成区逃逸，使得 HMXBs 可能对再电离期间的电离 X 射线背景做出显著贡献。在本文中，我们利用主序星和 HMXBs 的同龄恒星群蒙特卡洛模型，探讨了红移 z > 6 处 HMXBs 的电离能力。以典型的银河系 HMXB 天鹅座 X-1 (Cygnus X-1) 为模板，我们提出了一种由黑体和幂律分量组成的复合 HMXB 光谱能量分布，其贡献取决于系统的吸积状态。我们确定了 UV 明亮恒星和 X 射线明亮 HMXBs 混合群随时间变化的电离能力，并推导出了 HMXBs 引起的群体电离能力增强的拟合公式；这些拟合允许在数值模拟中简单实现 HMXB 反馈。基于此分析，我们估算了高红移 HMXBs 对当前软 X 射线背景的贡献，并表明其比观测极限小约 100-1000 倍。最后，我们讨论了我们的结果对于 HMXBs 在再电离和高红移星系形成中作用的启示。