从类星体的 IGM 阻尼翼精确测量宇宙再电离历史

我们引入了一种新方法，用于分析再电离纪元 (EoR) 中类星体近邻区上印刻的 IGM 阻尼翼。过去的工作通常放弃了蓝侧连续谱（1216 Å ≲ λ ≲ 1280 Å）提供的额外约束能力，和/或选择不对近邻区（λ ≲ 1216 Å）中大的相关 IGM 传输涨落进行建模，我们构建了一个针对整个光谱的生成概率模型，该模型考虑了所有误差来源——由斑块状再电离引起的随机性、类星体电离辐射对 IGM 的影响、类星体未知的本征光谱以及光谱噪声。这种有原则的贝叶斯方法使我们能够边缘化与类星体辐射及其未知本征光谱相关的 nuisance 参数，从而精确测量 IGM 中性分数 ⟨x_HI⟩。我们分析的一个关键要素是使用降维 (DR) 通过少量 nuisance 参数来描述类星体本征光谱。使用 z ≳ 2.15 处 15,559 个 SDSS/BOSS 类星体的大样本，我们训练并量化了六种不同 DR 方法的性能，发现六参数 PCA 模型（五个系数加一个归一化）表现最佳，而复杂的机器学习方法没有提供优势。通过对 100 个逼真的模拟 EoR 类星体光谱进行统计推断，我们证明了我们在 ⟨x_HI⟩ 和类星体寿命 t_Q 上获得的置信轮廓的可靠性。这里引入的新方法将把 IGM 阻尼翼转变为再电离的精确探针，与其他精确宇宙学测量具有相同坚实的方法论和统计基础。