半数值再电离模型与辐射转移模拟的精度比较

我们开发了一个模块化的半数值代码，用于计算星系际介质（IGM）中中性氢（HI）、中性氦（HeI）和单次电离氦（HeII）随时间和空间变化的电离。该模型考虑了复合，并提供了用于计算电离区内残余 HI 比例的不同光致电离率描述。我们将不同的半数值再电离方案与辐射转移（RT）模拟进行比较。我们以 RT 模拟为基准，发现半数值方法在整个再电离过程中产生了相似的 HII 和 HeII 形态以及 HI 21cm 信号功率谱。由于我们未追踪 HeII 的部分电离，双重电离氦（HeIII）区域的范围始终较小。与以往的比较项目不同，我们的半数值方案中的电离发射率并非通过调整来重现 RT 模拟的红移演化，而是直接从 RT 模拟光谱导出。在通过不同空间平滑尺度上电离事件与吸收事件数量之比来识别电离区的方案中，我们发现那些在满足电离判据时将整个球标记为电离的方案，相较于 RT 模拟会导致再电离显著加速。反之，那些仅将中心单元标记为电离的方案产生的再电离红移演化非常相似但略有延迟，最多损失 20% 的电离光子。尽管与 RT 模拟总体一致，我们的结果表明，从半数值星系形成-再电离模型约束对电离发射率敏感的参量会受到光子不守恒的影响。