HyRec: 一种快速且高精度的原初氢与氦复合代码

我们提出了一种先进的原初复合代码 HyRec，它包含了所有已被证明对复合有显著影响的物理效应。氦复合的计算包括对 He I 2 1P - 1 1S 谱线中氢连续谱不透明度的简单解析处理、He I] 2 3P - 1 1S 谱线的类似处理，并在就地近似下考虑了这些谱线之间的反馈。氢复合采用有效多能级原子方法计算，实际上考虑了无限数量的激发态。我们考虑了来自 2s 及更高能级的双光子跃迁，以及莱曼-α 线中的频率扩散，并进行了完整的辐射转移计算。我们提出了一种新方法，用于同时演化辐射场、能级布居数和自由电子分数。通过利用描述辐射转移的方程组的特定稀疏模式，这些计算得以加速。计算完整复合历史的时间约为 2 秒。这使得我们的代码非常适合纳入蒙特卡洛马尔可夫链，用于从即将到来的高精度宇宙微波背景各向异性测量中估计宇宙学参数。