氢 Lyman-α 森林中的辐射传递效应

通过对 HI 和 HeII Lyman-α 森林以及精确的 IGM 金属度测量，已积累了强烈的证据，表明紫外背景辐射（UVB）具有显著的空间不均匀性。这种不均匀性可能源于离子化源的空间分布不均，或源于通过 IGM 纤状结构的辐射传递（RT）。本研究通过数值模拟探讨了诸如阴影效应、自屏蔽效应和滤波离子化辐射等 RT 效应，如何导致 UVB 呈现空间波动。我们关注这些效应在 Lyman-α 森林光谱所导出的量（如光子浓度波动、η 参数（HeII 与 HI 列密度之比）分布以及约 3 红移下的 IGM 温度）的可检测信号。我们发现，RT 可导致 UVB 波动幅度达 60%，且与密度场紧密相关。随着密度的增加，UVB 平均强度逐渐被抑制，尤其是 4 Ryd 以上光子能，由于 HeII 高度吸收。对密度 > 5 的超密度区域进行屏蔽，可导致 η 随密度下降。进一步我们发现，仅通过正确考虑实际 IGM 吸收性，才能解释从 HI-HeII Lyman-α 森林观测中推导出的平均 η 值。我们概述并讨论了若干发现的含义。