再电离期间中性星系际气体对莱曼-$\alpha$ 强度成图的影响

我们展示了首批考虑了星系际介质（IGM）中散射的高红移 Ly$\alpha$ 强度场模拟。使用三维蒙特卡洛辐射转移代码，我们发现 Ly$\alpha$ 散射在小尺度上平滑了 Ly$\alpha$ 强度的空间涨落，且这种平滑的空间依赖性强烈依赖于 IGM 的平均中性分数。我们的模拟发现再电离在 $k=0.1-1~{\rm Mpc^{-1}}$ 上有强烈影响，对于 $\bar{x}_{\rm HI} = 0.63$ 有 $P_{\rm Ly\alpha}\propto k^{-1.75}$，对于 $\bar{x}_{\rm HI} = 0.86$ 有 $P_{\rm Ly\alpha} \propto k^{-2.2}$，而再电离后则为 $P_{\rm Ly\alpha}\propto k^{-1.5}$。在波数 $k>1 ~ {\rm Mpc^{-1}}$ 处，我们发现信号对星系发出的 Ly$\alpha$ 发射线轮廓敏感。我们还证明，Ly$\alpha$ 强度图与未来星系红移巡天之间的交叉相关可由类似 SPHEREx 的仪器在大尺度上探测到，并由类似 CDIM 的假想强度成图仪器在广泛尺度范围内探测到。