高红移星系电离光子逃逸比例

电离光子逃逸出其宿主星系并因此能够电离星系际介质(IGM)中氢的比例,是再电离时代和早期星系形成研究中的一个关键参数。本文结合对高红移类星体的莱曼α吸收观测与高红移星系的实测紫外光度函数,来约束红移z~5.5-6处星系电离光子的逃逸比例(f_esc)。观测到的莱曼α透射率将逃逸比例约束在f_esc~10-25%(z~5.5-6)范围内。排除M<10^10 M_sun的暗晕(正如IGM再电离可能抑制星系形成时所预期的那样)意味着更大的逃逸比例f_esc~20-45%。利用数值结果标定逃逸比例与最小星系暗晕质量之间的解析关系,我们还将结果外推到对应氢冷却阈值的质量(M~10^8 M_sun)。在此情况下,我们发现f_esc~5-10%,与较低红移处的观测估计一致。我们发现,无论星系质量如何,高红移星系的逃逸比例必须大于5%。基于这些结果,我们使用半解析描述来模拟IGM的再电离历史,假设电离源具有我们数值模拟所建议的逃逸比例。我们发现,在z~5.5-6处观测到的IGM意味着有足够数量的电离光子能够在z~6之前使宇宙再电离。然而,如果恒星形成的最小质量大于10^9 M_sun,那么在红移低于z~5时IGM将过度产生。总之,我们的结果支持IGM由低质量星系再电离的情景。