HeII 横向邻近效应的统计探测：类星体活动持续 >25 百万年的证据

HeII 横向邻近效应——由前景类星体的电离辐射引起的背景视线方向上 HeII Ly$\alpha$ 透射增强——为探测类星体驱动的 HeII 再电离形态提供了独特机会。我们开展了一项全面的光谱巡天，以在 22 条具有 HST/COS HeII Ly$\alpha$ 透射光谱的背景类星体视线前方寻找 $z\sim3$ 类星体。通过由深铅笔束巡天和浅宽场巡天组成的双层巡天策略，我们发现了 131 个新类星体，并用我们视场中已知的 SDSS/BOSS 类星体加以补充。使用推断 HeII 光致电离率大于这些红移处预期 UV 背景（$\Gamma_\mathrm{QSO}^\mathrm{HeII} > 5 \times 10^{-16}\,\mathrm{s}^{-1}$）的 66 个前景类星体的受限样本，我们首次对 HeII 横向邻近效应进行统计分析。我们的结果给出了大尺度天体间方差的定性证据：在 $\Gamma_\mathrm{QSO}^\mathrm{HeII}$ 最高的四个前景类星体中，仅有一个（先前已知的）类星体与显著的 HeII 透射尖峰相关。我们进行堆叠分析以平均掉这些涨落，并在前景类星体附近的平均 HeII 透射中探测到 $3\sigma$ 显著性的超出。这一横向邻近效应的统计证据由信号强度对 $\Gamma_\mathrm{QSO}^\mathrm{HeII}$ 的明确依赖所证实。我们的探测对类星体寿命给出了纯粹的几何下限 $t_\mathrm{Q} > 25\,\mathrm{Myr}$。改进的建模还将约束类星体遮挡和 HeII 电离光子的平均自由程。