用 Lyα (再)解析再电离:明亮 Lyα 发射体如何解释 z≈2-8 宇宙电离背景
摘要
恒星形成星系的宇宙电离发射率长期以来以 UV 光度函数为准。本文引入一种基于 Lyα 发射体(LAEs)的发射率框架,由于 Lyα 与 LyC 光子产生和逃逸之间的密切联系,该框架自然聚焦于负责电离背景的星系子集。利用从分辨 Lyα 轮廓得到的 z≈2 处明亮 LAEs(L_{Lyα}>0.2 L^{*})逃逸分数的约束,并主张其红移不变性,我们表明:(i) 类星体与 LAEs 共同再现了 z≈2-6 处相对平坦的发射率,考虑到该时期恒星形成密度与类星体数密度的强烈演化,这并非平凡;(ii) 在合理假设下,LAEs 在 z≈6-9 之间产生较晚且快速的再电离。在此框架内,z≈3-7 之间 UV 星族平均 f_{esc} 超过 10 倍的上升,自然源于驱动 Lyα 发射体比例随红移增长的现象。一般而言,如最新模拟所报道,LAE 主导的发射率会在电离预算随 UV 光度的分布中产生一个峰值。采用我们采用的参数(半数明亮 LAEs 的 f_{esc}=50%、ξ_{ion}=10^{25.9} Hz erg^{-1}),M_{UV}<-17 的极少量高度电离星系贡献了来自恒星形成星系的全部电离预算。此类罕见星系的 LyC 快速闪现产生了“迪斯科”式电离背景。我们最后提出检验方案,以进一步发展我们建议的 Lyα 锚定形式体系。
引用
@article{arxiv.2110.11967,
title = {(Re)Solving Reionization with Ly{\alpha}: How Bright Ly{\alpha} Emitters account for the $z\approx2-8$ Cosmic Ionizing Background},
author = {Jorryt Matthee and Rohan P. Naidu and Gabriele Pezzulli and Max Gronke and David Sobral and Pascal A. Oesch and Matthew Hayes and Dawn Erb and Daniel Schaerer and Ricardo Amorín and Sandro Tacchella and Ana Paulino-Afonso and Mario Llerena and João Calhau and Huub Röttgering},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.11967},
year = {2022}
}
备注
Accepted for publication in MNRAS. Figure 2 shows the main result -- the comoving emissivity due to bright LAEs. Our fiducial model is based on results presented in our companion paper -- Naidu & Matthee et al. 2022, arXiv: 2110.11961