再电离早期阶段的莱曼阿尔法发射体
天体物理学
2009-11-13 v2
摘要
我们研究了利用莱曼阿尔法发射体 (LAEs) 限制高红移处（特别是 z~9）星际介质 (IGM) 体积加权平均中性氢分数 x_H 的潜力。我们使用“半数值”模拟在 250 Mpc 的盒子中高效生成 z=9 处的密度、速度和晕场，分辨质量 M>2.2e8 太阳质量的晕。我们构建了对应于各种 x_H 值的电离场，并由此生成 LAE 光度函数和“单元计数”统计量。与之前的研究一致，我们发现当 x_H > 0.5 时，LAE 开始迅速消失。由于宿主晕质量与莱曼阿尔法光度映射中存在许多不确定性，利用光度函数限制 x_H(z=9) 十分困难。然而，使用非常保守的映射，我们表明利用 Stark 等人 (2007) 最近发现的六个 z~9 LAE 推导出的数密度意味着 x_H < 0.7。在更基础的层面上，如果这些 LAE 数密度是真实的，则要求质量为 M < 10^9 太阳质量的晕中存在大量的恒星形成，使它们在当前观测到的高红移天体样本中显得独特。此外，再电离增加了观测到的 LAE 的表观成团性。我们表明，“单元计数”统计量是探测这一效应的有力工具，尤其是在再电离的早期阶段。具体而言，我们表明，在一个包含 LAE 的视场（典型于即将推出的红外仪器）中，在 x_H>0.5 的宇宙中包含多于一个 LAE 的概率比具有相同总体数密度的 x_H=0 宇宙高出 10% 以上。利用此统计量，仅通过包含约 20--100 个星系的巡天，就能稳健地区分完全电离的宇宙与 x_H > 0.5 的宇宙。
引用
@article{arxiv.0708.0006,
title = {Lyman-alpha Emitters During the Early Stages of Reionization},
author = {Andrei Mesinger and Steven Furlanetto},
journal= {arXiv preprint arXiv:0708.0006},
year = {2009}
}
备注
14 pages, 13 figures, moderate changes to match version accepted for publication in the MNRAS