重子-暗物质相对流动速度引起的大尺度再电离历史变化

在宇宙复合时期，重子与暗物质之间存在超声速相对运动，其起源于早期宇宙的重子声学振荡。由于相对速度迅速减小，该运动被认为对宇宙再电离晚期影响可忽略。然而，最近的研究表明，小于局地金斯质量($\lesssim$ $10^8~M_\odot$)的气云中的复合可通过增加电离星系际介质所需的紫外光子数来影响再电离历史。受此启发，我们进行了一系列辐射-水动力学模拟，以研究流动运动是否能通过抹平团块状小尺度结构并降低电离光子预算，从而在局地再电离历史上产生变化。我们发现，根据X射线预热水平和电离源的时间演化，流动速度可在再电离结束红移上增加 $\Delta z_e$ $\sim$ $0.05$ $-$ $0.5$ 的变化。当星系的电离效率在较晚时期降低时，该变化往往更大。鉴于流动运动的空间涨落尺度很长($\gtrsim 100$ Mpc)，它有助于解释从类星体观测到的Ly$\alpha$不透明度变化，并在再电离期间于星系际介质的电离场上留下大尺度印迹。X射线源在再电离前的加热是另一个关键因素，可抑制小尺度气体成团，并削弱由流动运动引入的$z_e$变化。