纤维状结构的晚期再电离

我们利用精确的三维辐射转移计算，对宇宙学流体动力学模拟的输出进行后处理，研究了再电离的拓扑结构。在我们的模拟中，再电离始于过密区域，然后直接“泄漏”到空洞中，而纤维状结构由于兼具高复合率和低发射率而最后再电离。这一结果取决于我们根据恒星形成和反馈模型所预测的独特偏置发射率场，该模型先前已被证明能够解释再电离后宇宙的广泛测量结果。该结果在定性上对我们选择的模拟体积、电离光子逃逸分数和空间分辨率是稳健的（事实上，在更高空间分辨率下它变得更强），尽管确切的重叠红移对每个参数都很敏感。然而，随着逃逸分数的增加，由于更高红移处密度对比度的降低，该结果略有减弱。我们还探讨了我们的结果是否对常用近似（例如使用光学薄的爱丁顿张量或大幅改变光速）敏感。这些近似不会在定性上改变再电离的拓扑结构。然而，它们可能会系统性地将重叠红移改变高达$\Delta z\sim 0.5$，这表明精确的辐射转移对于计算再电离至关重要。我们的模型无法同时再现观测到的汤姆孙散射光学深度和$z=6$处每个氢原子的电离率，这可能是数值效应和/或缺少早期电离源所致。