自屏蔽极小晕对高红移莱曼α森林的影响

质量为 $10^6-10^8~M_\odot$ 的极小晕中的致密气体在暴露于紫外背景后,可自我屏蔽再电离约 $\sim100$ Myr。这些自屏蔽系统在宇宙学模拟中常未被分辨,但可在类星体光谱中引入强吸收。本文是首个关于这些系统对 Ly$\alpha$ 森林影响的系统性研究。我们首先通过一维辐射流体动力学模拟推导了光致蒸发极小晕的 HI 柱密度轮廓。我们利用这些结果在无法分辨自屏蔽的大尺度模拟中估算来自极小晕的 Ly$\alpha$ 不透明度。当背景辐射的电离率为 $0.03\times10^{-12}~{\rm s}^{-1}$(如再电离结束附近 $z\sim5.5$ 所预期),我们发现阻尼莱曼α吸收体的发生率比 $z=4.5$ 时增加了 $\sim2-4$ 倍。Ly$\alpha$ 流量平均被极小晕抑制了其平均值的 $\sim 3\%$。吸收特征在 $k\sim0.1~h~{\rm Mpc}^{-1}~({\rm 或}~10^{-3}~{\rm km}^{-1}~{\rm s})$ 处将一维功率谱增强至多 $\sim5\%$,这与非均匀再电离引起的增强相当。在视线方向上,于 $r_\perp\lesssim2~h^{-1}~{\rm Mpc}$ 处,流量在大晕附近直至 $10~h^{-1}~{\rm Mpc}$ 的间距内尤其受到抑制。然而,对于后再电离宇宙中预期的更高电离率($\gtrsim0.3\times10^{-12}~{\rm s}^{-1}$),这些效应变得小得多。我们的发现强调了在解释 $z\gtrsim5.5$ 处的 Ly$\alpha$ 森林时需要考虑极小晕吸收。此外,这些量对电离背景强度的敏感性可被用来约束该强度本身。