星系对非均匀中介介质电子化的影响

我们对由高红移星系中恒星对中介介质（IGM）进行电子化的预测进行了阐述。我们计算包括星际气体和尘埃对逃逸光子分数的吸收效应后的星系电离光度，以计算IGM中中性氢的覆盖因子。对于ΛCDM宇宙学及逃逸光子分数的物理计算，我们发现若IGM为均匀密度，氢将在z=6.1时被电子化；但若IGM为致密结构，则仅在z=4.5时被电子化。我们将模型与宇宙暗物质分布的N体模拟相结合，计算由自由电子散射引起的宇宙微波背景（CMB）次要温度各向异性。该模型预测的次要各向异性光谱覆盖宽广的角尺度范围，在弧分钟尺度上的温度涨落幅度约为$10^{-7}-10^{-6}$。幅值随电子化几何学的不同而有所变化：气体密度最高区域优先电子化的模型会产生更大的CMB涨落，而低密度区域优先电子化的模型则产生最小的涨落。对这些各向异性的测量因此可对电子化过程（特别是覆盖因子的红移演化）施加重要约束，应是下一代亚毫米望远镜（如阿塔卡马大型毫米阵列）的主要科学目标之一。