宇宙再电离的拓扑结构
天体物理学
2009-03-02 v2
摘要
利用迄今为止最大的宇宙再电离模拟（约 240 亿个粒子），我们使用属曲线（genus curve）来量化宇宙再电离演化过程中尺度大于 1 Mpc 的中性氢分布的拓扑结构。我们发现再电离过程主要以“由内向外”的方式进行，即高密度区域比较低密度区域更早被电离。存在四个不同的拓扑相：(1) 再电离前阶段（z ~ 15），此时属曲线与高斯密度分布一致。(2) 重叠前阶段（10 < z < 15），在此期间 HII 气泡数量随时间逐渐增加，直到 HII 气泡的渗流开始生效，其特征是在高体积分数下属曲线非常平坦。(3) 重叠阶段（8 < z < 10），此时大型 HII 气泡迅速合并，表现为属曲线幅值的急剧下降。(4) 重叠后阶段（6 < z < 8），此时 HII 气泡大部分已重叠，属曲线与数量不断减少的孤立中性岛一致。再电离结束后（z < 6），中性氢的属与高斯随机相位一致，这与观测结果相符。
引用
@article{arxiv.0708.2431,
title = {The Topology of Cosmological Reionization},
author = {Khee-Gan Lee and Renyue Cen and J. Richard Gott and Hy Trac},
journal= {arXiv preprint arXiv:0708.2431},
year = {2009}
}
备注
9 pages, 6 figures, accepted by ApJ