JWST ASPIRE：星系如何完成再电离？再电离期间 ${\rm [O\,{\scriptstyle III}]}$ 发射体周围存在过量 IGM 透射的证据
摘要
星系与 Ly 森林之间的空间相关性为理解星系如何使宇宙再电离提供了深刻见解。在此，我们基于 z>6.5 QSO 场的 JWST ASPIRE NIRCam/F356W 棱镜光谱巡天，展示了 5.4<z<6.5 范围内 [OIII] 发射体与 Ly 森林空间交叉相关的初步结果。利用五个 QSO 场的数据，我们发现了 的证据，表明在 z=5.86 的 [OIII] 发射体周围约 20-40 cMpc 处存在过量的 Ly 森林透射，这表明 [OIII] 发射体位于高度电离的 IGM 之中。在更小尺度上，Ly 森林优先被吸收，表明 [OIII] 发射体周围存在气体超密度。通过与包含 THESAN 模拟的模型进行比较，我们将观测到的交叉相关解释为 IGM 显著大尺度波动以及 z<6 时再电离晚期结束的证据，其特征是 [OIII] 发射体周围存在超过 50 cMpc 的电离气泡。所需的 UV 背景表明在 [OIII] 发射体周围存在未被观测到的微弱星系群体。此外，我们发现即使在假设所有 [OIII] 发射体都拥有 100% LyC 逃逸分数的 AGN 的情况下，在单个透射尖峰附近观测到的 [OIII] 发射体数量也不足以维持其周围环境的再电离。尽管存在广泛的一致性，但利用从 [OIII] 发射体聚集性观测到的宿主晕质量对 ASPIRE 和 THESAN 进行的仔细分析表明，模拟低估了 [OIII] 发射体周围观测到的过量 IGM 透射，这对我们的再电离模型提出了挑战。可能的解决方案包括 z<6 时存在更大的电离气泡、更强的大尺度 UV 背景或 IGM 的温度涨落，以及可能在 z>10 时存在斑驳的再电离早期开始。目前的观测误差由宇宙方差主导，这意味着未来对 JWST 更多 QSO 场的分析将改善结果。
引用
@article{arxiv.2503.07074,
title = {JWST ASPIRE: How Did Galaxies Complete Reionization? Evidence for Excess IGM Transmission around ${\rm [O\,{\scriptstyle III}]}$ Emitters during Reionization},
author = {Koki Kakiichi and Xiangyu Jin and Feige Wang and Romain A. Meyer and Enrico Garaldi and Sarah E. I. Bosman and Frederick B. Davies and Xiaohui Fan and Maxime Trebitsch and Jinyi Yang and Eduardo Bañados and Jaclyn B. Champagne and Anna-Christina Eilers and Joseph F. Hennawi and Fengwu Sun and Yunjing Wu and Siwei Zou and Rahul Kannan and Aaron Smith and George D. Becker and Valentina D'Odorico and Thomas Connor and Weizhe Liu and Klaudia Protušová and Fabian Walter and Huanian Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.07074},
year = {2025}
}
备注
31 pages, 22 figures, submitted to the Open Journal of Astrophysics