利用 Planck 和 HST 观测重建早期星系逃逸电离流随红移的演化
宇宙学与河外天体物理
2016-05-16 v1 星系天体物理
摘要
尽管 6 ≲ z ≲ 10 的星系被认为主导了宇宙再电离时期，但这些星系的电离流逃逸分数 f_esc 和光子产生率 ṅ_γ 必须随红移变化，才能同时匹配宇宙微波背景（CMB）和低红移观测。我们利用 Planck 2015 的汤姆逊光学深度 τ 测量、Planck 2016 的最新低多极 E 模偏振测量、SDSS BAO 数据以及 3 ≲ z ≲ 10 的星系观测，来约束 f_esc(z) 和 ṅ_γ(z)。我们比较了根据 HST 观测校准的不同星系光度函数，使用参数化和非参数化统计方法，对有效成团因子 C_HII、莱曼连续谱光子产生效率 ξ_ion 以及紫外极限星等的时间演化 dM_SF/dz 进行边缘化处理。利用幂律模型，我们在 68% 置信度下发现 z=8 时 f_esc ≲ 0.5，斜率 β ≳ 2.0，且对星系光度函数或数据的依赖性很小，尽管存在不可忽略的概率表明没有红移演化（β ∼ 0）或逃逸分数很小（f_esc ∼ 10^{-2}）。f_esc(z) 的非参数形式随红移显著演化，分别在 z=6, 9, 12 时得到 f_esc ∼ 0.2, 0.3, 0.6。然而，对 ṅ_γ(z) 的不依赖模型的重建预测，与其他模型相比，最新的 Planck 数据在 z=9 处有被抑制的逃逸光子产生率，这意味着再电离时期更快。我们发现了星系光度函数经验模型中极限星等随红移演化的证据。
引用
@article{arxiv.1605.03970,
title = {Reconstructing the redshift evolution of escaped ionizing flux from early galaxies with Planck and HST observations},
author = {Layne C. Price and Hy Trac and Renyue Cen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.03970},
year = {2016}
}
备注
12 pages, 6 figures, 2 tables