再电离时代莱曼阿尔法发射的快速衰减
宇宙学与河外天体物理
2015-06-19 v2 星系天体物理
摘要
在 z>6.5 处观测到的强莱曼阿尔法（Lyman-alpha）发射星系的缺失，归因于星系际介质（IGM）中中性氢的增加和/或星系性质的演化。为了研究这一点，我们使用 Keck-I 望远镜上的 MOSFIRE 对 z>7 星系进行了极深的近红外光谱观测。我们使用两种方法测量了 z~8 处的莱曼阿尔法分数（结合光度红移峰值在 z=7.7）。首先，我们利用广泛的模拟来修正不完备性，直接推导出 NLy{\alpha}/Ntot。其次，我们使用了一种贝叶斯形式体系（由 Treu 等人于 2012 年引入），将 z>7 星系的光谱与 z~6 处的莱曼阿尔法等效宽度（WLy{\alpha}）分布模型进行比较。我们探讨了两种简单的演化情景：平滑演化，其中所有星系的莱曼阿尔法均被一个常数因子衰减（可能是由于星系演化过程或 IGM 不透明度缓慢增加所致）；以及斑块状演化，其中部分星系的莱曼阿尔法被阻挡（可能是由于 IGM 仅沿部分视线方向不透明所致）。与直接方法相比，贝叶斯形式体系提供了更强的约束。结合我们的数据与文献中的数据，我们发现，与 z~6 的值相比，在 z~8 处，无论是平滑还是斑块状情景，莱曼阿尔法分数都下降了超过 3 倍（84% 置信区间）。此外，我们发现初步证据表明数据更支持斑块状情景而非平滑情景（具有“正面”贝叶斯证据），这将 z~7 处观察到的趋势延伸到了更高的红移。如果这种下降是理论预测的再电离结果，那么我们的数据表明 IGM 中的体积平均中性氢分数大于 0.3，这意味着宇宙的再电离在 z~8 时正在进行中。
引用
@article{arxiv.1405.4869,
title = {Rapid Decline of Lyman-alpha Emission Toward the Reionization Era},
author = {Vithal Tilvi and Casey Papovich and Steven L. Finkelstein and James Long and Mimi Song and Mark Dickinson and Henry Ferguson and Anton M. Koekemoer and Mauro Giavalisco and Bahram Mobasher},
journal= {arXiv preprint arXiv:1405.4869},
year = {2015}
}
备注
Published in ApJ