检验再电离的拓扑结构

宇宙学氢再电离的中心重叠阶段本质上是电离区域拓扑结构的改变。在重叠之前，电离气泡孤立增长。在重叠期间，它们合并为一个渗透的电离介质，该介质填充不断增大的体积，并最终取代整个星系际介质中的中性气体。因此，可以使用拓扑统计，特别是中性 - 电离界面的亏格数（genus number），来很好地研究重叠过程。应用此类测试最有前景的观测工具是 (a) 莱曼α星系和 (b) 21 厘米层析成像。只要莱曼α星系位于大于 1 物理 Mpc 的气泡内，它们就会被探测到，因此它们的存在可用于绘制此类气泡的地图。在重叠阶段预计会出现此类大气泡，而且每个气泡应包含几个可探测的明亮莱曼α星系。21 厘米线原则上提供更好的空间分辨率，但所需的灵敏度和前景扣除可能是一个问题。因此，近红外波段即将开展的莱曼α巡天可能为我们提供首次观测再电离拓扑结构的机会。