早期 X 射线源加热 IGM 的时期

来自中性氢的 21 cm 线观测表明，加热时期（EoH）可能早于后来的再电离时期（EoR）。在此我们研究高红移宇宙中不同电离源假设下在 EoH 期间对星际介质（IGM）电离状态和热历史的影响：（i）恒星，（ii）X 射线双星（XRBs），（iii）热星际介质（ISM）的热轫致辐射，以及（iv）吸积核黑洞（BHs）。为此，我们用宇宙学 3D 辐射转移代码 CRASH 对流体动力学模拟 MassiveBlack-II 的 ($100 h^{-1}$ cMpc)$^3$ 输出进行后处理，该代码追踪 UV 和 X 射线光子的传播，计算贯穿 EoH 的氢和氦的热与电离状态。我们发现恒星决定了 IGM 的完全电离形态，而光谱较硬的 XRBs 为光谱较软的 ISM 随后的高效加热和电离铺平了道路。在 MassiveBlack-II 的播种方案下，BHs 对电离或加热均无显著贡献。仅有恒星时，大部分 IGM 保持冷态（在 $z=10$ 时中位 $T=11$ K），然而，更具能量源的存在使最明亮且成团性更强源周围区域的温度升至 CMB 之上，开启了以发射方式观测 21 cm 信号的可能性。