来自伽马射线暴余辉的再电离历史与电离源的未来限制

我们针对未来约$20$个$z \geq 6$伽马射线暴(GRB)余辉的样本,基于莱曼-alpha阻尼翼吸收特征预测再电离历史的限制。我们用一个三参数模型描述每个余辉光谱。首先,L表征GRB宿主晕周围电离区("气泡尺寸")的大小。其次,$\langle{x_{\rm HI}\rangle}$是GRB周围电离泡外部的体积平均中性分数,近似为空间均匀。最后,$N_{\mathrm{HI}}$表示与GRB宿主星系相关的本地阻尼莱曼-alpha吸收体(DLA)的柱密度。电离区的尺寸分布从再电离数值模拟中提取,并在再电离时期(EoR)内强烈演化。模型DLA柱密度遵循由当前GRB余辉光谱确定的经验分布。我们使用Fisher矩阵形式预测在连续谱处SNR = 20每R=3,000分辨率单元的余辉后续光谱可获得的$\langle{x_{\rm HI}(z)\rangle}$限制。我们发现,从该数据可在$z \sim 6-10$的多个独立红移区间以优于10-15%(1-$\sigma$)的精度确定中性分数,覆盖了EoR的大部分,尽管在再电离末期精度有所退化。一个更具未来性的、包含$z \geq 6$处$80$个GRB余辉的巡天可将此处精度提高$2$倍并将测量扩展到$z \sim 14$。我们进一步讨论如何将这些限制与从稍低红移处提取的朝向GRB的DLA柱密度推导出的电离光子逃逸分数估计相结合。该组合将有助于检验我们是否对再电离宇宙的源有了准确的普查。