无需恒星的宇宙再电离

近期的观测表明，早期宇宙中测得的恒星形成率不足以产生再电离，因此需要另一种电离光子源。在这篇 Letter 中，我们研究了这些光子由快速吸积激波提供的可能性，这些激波形成于最巨大暗晕（$10.5< \log M/M_{\odot} < 12$）核心周围，空间尺度约为 1 kpc。我们对这些快速吸积激波的详细物理过程进行了建模，并将其应用于具有 Einasto 密度分布的暗物质晕中重子下落的简单一维球面流体动力学吸积模型。UV 光子从这些暗晕中的逃逸受到延迟，延迟时间包括达到 UV 光子逃逸所需的临界吸积激波速度（220 km s$^{-1}$）的时间，以及这些光子电离吸积流中周围重子物质所需的时间。假设在广袤宇宙中重子物质追踪暗物质，我们可以估算在吸积激波单独作为 UV 光子源情况下的再电离纪元。我们发现宇宙 50% 的体积（和 5-8% 的质量）可以在 $z \sim 7-8$ 时被电离。由于控制大尺度结构演化的宇宙学参数存在不确定性，UV 产生率有大约 5 倍的不确定性。由于我们的机制是随红移降低而急剧上升的函数，这种不确定性转化为再电离红移的不确定性小于 $\pm0.5$。我们还发现，即使不包含恒星产生的 UV 光子，再电离在 $z \sim 5.8$ 时也基本完成。因此，快速吸积激波可以为早期宇宙提供重要的额外电离光子源。