利用 Shapefinders 与渗流分析研究再电离期间 HI 等密度面的形态

Minkowski 泛函与 Shapefinders 通过确定大尺度结构的拓扑与形态揭示其连通性。我们使用精密代码 SURFGEN2，借助“Marching Cube 33”三角化算法建模团簇表面，以测量单个团簇的 Minkowski 泛函与 Shapefinders。在本文中，我们利用 Shapefinders 通过游程集方法研究再电离各阶段模拟中性氢（HI）密度场的形态。配合 Shapefinders，我们还采用“最大团簇统计”（LCS）以理解渗流过程。渗流曲线表明，随着再电离推进，HI 场中的非高斯性增强。HI 过密与欠密游程集中的大团簇具有相似的“厚度”（$T$）与“宽度”（$B$）值，但其第三个 Shapefinder——“长度”（$L$）——几乎正比于其体积。HI 过密与欠密段中的大团簇均压倒性地呈纤维状。纤维状团簇的横截面可使用前两个 Shapefinders 的乘积 $T \times B$ 估算。因此，渗流开始时大团簇的横截面随体积变化不大，其尺寸仅区别于长度。该特征在 HI 过密区比欠密区更明显，且在对应再电离晚期的较低红移处更显著。