对重化时期的再组合与气泡增长的限制分析
天体物理学
2009-11-11 v2
摘要
重化过程是非均匀的，这有两个原因: 星际介质(IGM)的层状结构以及离子化源的聚类。虽然数值模拟在原则上可以同时考虑这两者，但目前受限于小盒子尺寸。另一方面，解析模型仅探讨了层状IGM(均匀离子化辐射)和聚类源(嵌入均匀IGM)的极端情况。本文提出了一种解析模型，用于描述重化过程的演化拓扑结构，同时包含上述两个因素。首先，早期可以忽略再组合，离子化气泡主要通过大规模合并而增长。因此，重化过程类似于“突变稳态”，呈现出一系列分明的离子化背景尖锐跳跃。这些特征是局部现象，不反映全局离子化比例的类似跳跃。随后，我们将气泡模型与对IGM中再组合的简单描述相结合。我们表明，当再组合平衡离子化时，气泡停止增长。如果IGM密度结构类似于中等红移时的情况，则将限制气泡半径约为20 comoving Mpc；但如果IGM在更高红移时显著层状，气泡半径可能更小。当气泡达到饱和状态时，该宇宙区域实际上已进入“后重叠”阶段，因此重叠时代实际上具有有限的宽度。这一图景自然解释了在已知z>6类鲨鱼目光谱线路指向的Lyman-系列不透明度中出现的显著大尺度变化。更多的鲨鱼目光谱将阐明从重化特征的“气泡主导”拓扑向后期宇宙中“网状主导”拓扑之间的过渡。[已略]
关键词
引用
@article{arxiv.astro-ph/0505065,
title = {Taxing the Rich: Recombinations and Bubble Growth During Reionization},
author = {Steven R. Furlanetto and S. Peng Oh},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0505065},
year = {2009}
}
备注
18 pages, 14 figures, accepted by MNRAS (minor revisions from original version, conclusions unchanged)