Sherwood-Relics 模拟中后期中子化结束时 Lyman-限值光子的平均自由路径

最近的证据支持中子化在红移 z<6 结束，包括在 5<z<6 区间对 Lyman-限值光子通过星际介质的平均自由路径的快速红移演化。本文研究了 Sherwood-Relics 系列混合辐射水动力学模拟所预测的平均自由路径。采用以 40^3 h^-3 cMpc^3 (160^3 h^-3 cMpc^3) 体积的模拟， calibrated 以匹配观测到的 Lyman-α 森林传输，并在 z<6 实现晚期中子化，结果在 z<5.9 与最近的平均自由路径测量值一致，在 z=5.93 时高于最高红移测量值 1.2$\sigma$ (1.8$\sigma$)。大部分 Lyman-限值迹忽度可归因于高度电离的 Lyman-α 森林吸收体，其中性氢柱密度 N_HI=10^16--10^17 cm^-2。解决这些系统对捕捉中子化最终阶段红移演化至关重要。在中子化完成后，过密气体将在质量为 M_h ~ 10^9--10^11 h^-1 M_sol 的星系团周围将平均自由路径降低最高可达 20%。但在中子化期间，电离气泡反而会在 IGM 达到最高可达 90% 中性体积时，将星系团周围的平均自由路径提升最高可达一个数量级。该效应将在使用 JWST 发现的 z>10 的 Lyman-α 发射星系中发挥重要作用。