利用模拟的 Roman 棱栅深场观测宇宙黎明时期的莱曼α发射

南希·格雷斯·Roman 空间望远镜上的无缝棱栅将能够在宽视场上进行深场近红外光谱观测。我们展示了 Roman 利用多位置角(PA)观测策略探测 z>7 的 Lyα 星系的能力。我们使用来自 COSMOS 场的真实前景场景模拟了 Roman 棱栅数据。我们还输入了跨越红移 z=7.5-10.5 以及感兴趣谱线通量范围的假 Lyα 星系。我们展示了如何将最初为 GALEX 开发的新型数据立方体搜索技术——CUBGRISM——应用于 Roman 棱栅数据，以产生不受连续谱探测限制的 Lyα 通量极限样本。我们研究了改变独立 PA 数量和曝光时间的影响。具有 25 个 PA、总曝光时间 70 小时的 Roman 深场棱栅巡天可以达到与最深的 z=7 窄带巡天相当的 Lyα 谱线深度 (L_{Lyα}\gtrsim10^{43} erg s^{-1})。假设零结果，即星系际介质(IGM)的不透明度从 z~7 起保持不变，这一灵敏度水平将探测到来自 z=7.25-8.75 的约 400 deg^{-2} 的 Lyα 发射体。相对于该预期数密度的下降是中性氢比例增加和再电离开始的标志。我们的模拟表明，Roman 深场棱栅巡天能够测量这一下降的时间和幅度，使我们能够推断 IGM 的电离状态，并帮助我们区分不同的再电离模型。