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THESAN项目:宇宙再电离的莱曼阿尔法强度映射

宇宙学与河外天体物理 2025-12-09 v1

摘要

线强度映射作为一种强大的宇宙学探针受到广泛关注,下一代的仪器如SPHEREx正准备绘制再电离时期(EoR)大尺度结构的演化。再电离时期的莱曼阿尔法发射受到弥漫星系际介质(IGM)中中性氢的共振吸收的强烈影响,这会将星系源转化为低表面亮度背景。在这项工作中,我们利用最先进的THESAN宇宙学模拟为未来的莱曼阿尔法线强度映射研究生成高分辨率理论预测,构建了用于线方向宇宙学积分的连续光锥。我们评估了复合、碰撞激发和未分辨HII区对总莱曼阿尔法谱强度的贡献。此外,我们在不同红移处利用阻尼翼分析探索IGM的吸收。我们生成了探索LIM仪器可探测的红移带中空间涨落的通道图。我们发现,在较小尺度(k > 102^{-2} 1/arcsec)上,包含吸收的莱曼阿尔法涨落功率谱的斜率向较低红移变陡,而我们的纯发射莱曼阿尔法功率谱高于SPHEREx的灵敏度——包含吸收的信号则低约4个数量级——这为不均匀性特征提供了一个保守的下限,并强调了未来在模型中纳入共振散射的重要性。我们还发现,在简单玩具模型中纳入外流可将功率提升4个数量级。我们指出了分析中的局限性并提出了下一步计划,包括纳入共振莱曼阿尔法散射和谱线干扰物的效应,以及更大的模拟体积。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.06085,
  title  = {The THESAN project: Lyman-alpha intensity mapping of cosmic reionization},
  author = {Mouza Almualla and Aaron Smith and Rahul Kannan and Lars Hernquist and Enrico Garaldi and Adam Lidz and Kevin Lorinc and Jennifer Yik Ham Chan and Mark Vogelsberger},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.06085},
  year   = {2025}
}

备注

22 pages, 23 figures, 2 tables. Comments welcome!