氢中气泡生长的模拟与解析计算

我们 presenting 对氢中气泡生长的大规模体积模拟结果。我们将 3d 辐射传输计算与 N 体模拟相结合，描述星际介质中的结构形成，以细致描绘高红移星系周围 HII 区域的生长。该模拟跟踪 1024^3 个暗物质粒子，在尺寸为 65.6 Mpc/h 的共轨副长度的盒子中。这种大容量允许我们准确描述 HII 区域在大部分中再电化过程中的尺寸分布。同时，我们的模拟解析了许多可能负责再电化的小星系。它确认了由解析模型预期的图景：HII 区域围绕高度聚集的源一起生长，并具有明确定义的特征尺寸，该尺寸从再电化开始时的亚兹米尺度演化到末期的 R > 10 Mpc。我们提供了详细的统计描述，并将其与 Furlanetto、Zaldarriaga 和 Hernquist 基于解析模型的数值方案进行比较。我们发现，解析计算在很好地再现 HII 区域的尺寸分布和辐射传输模拟的 21 cm power 谱。然而，模拟中的电离场相对于解析计算具有更多的小尺度结构，这归因于在小尺度上对星系丰度的泊松散射。我们提出并验证了一个简单方案，将这些散射纳入计算。我们的结果表明，解析计算足够准确，可用于预测和解释未来 21 cm 调查的结果。特别是，我们的快速数值方案对于预测未来 21 cm 调查的约束以及构建用于测试数据分析程序的 mock 调查非常有用。