用 I-front Lyman-$\alpha$ 辐射成像重联最后阶段

在 $z > 5.5$ 的 Ly$\alpha$ 和 Ly$\beta$ 森林中观察到的长低谷被认为是由重联最后阶段剩余的中性区域——称为中性岛——引起。若该说法成立，则最长的低谷标志着我们最可能观测到重联星际介质(IGM)的地方。中性岛的一个关键特征是它们被由电离前沿(I-front)构成的边界所包围，这些前沿发出 Lyman 系列线。本文我们探讨了直接成像中性岛轮廓的可能性，目标是针对 Ly$\alpha$ 进行窄带调查。 In a companion paper，我们量化了重联期间 I-front Ly$\alpha$ 辐射强度及其对致引子光谱和 I-front 速度的依赖性。本文我们将这些结果应用于重联模拟，以建模中性岛的辐射。我们发现，中性岛会呈现为跨度数十个亚米巴尔克尺度的扩散结构，其表面亮度范围为 $\approx 1 - 5\times 10^{-21}$ erg s$^{-1}$ cm$^{-2}$ arcsec$^{-2}$。若驱动 I-front 的致引子光谱更硬，或 I-front 移动得更快，岛屿亮度更高。我们为当前和未来观测站点开发了模拟观测，发现虽然极具挑战性，但通过勇于开展的观测计划，中性岛的探测可能已触及可行范围。我们的结果表明，低表面亮度观测对研究重联具有潜在的重大影响。