宇宙氢复合期间Ly-α逃逸概率的时间依赖修正

我们考虑了宇宙复合时期详细的辐射转移过程对我们宇宙电离历史的影响。我们聚焦于红移600<~ z <~ 2000范围内氢Lyman-α共振线光子的逃逸，这是定义宇宙复合速率的两个关键机制之一。我们在标准框架内处理这个问题，而双光子相互作用的修正将留待另一篇论文讨论。作为主要结果，我们在此表明，在非稳态的逃逸问题处理方法中，自由电子分数N_e的修正量在红移范围800<~z<~1200内约为~1.6-1.8%。因此，所讨论的过程导致了在z~1100附近汤姆逊可见度函数最大值处电离历史的最大修正之一。我们通过数值和解析方法证明了我们的结果，推导了逃逸概率，并以不同于Sobolev近似的方式考虑了Lyman-α谱线发射和谱线吸收。特别地，我们详细推导了氢复合期间的Sobolev逃逸概率，并解释了其基本假设。然后，我们讨论了实验室坐标系中相干散射情况下的光子逃逸，在准稳态近似和时间依赖情况下解析地解决了这个问题。我们在此表明，在氢复合期间，Sobolev逃逸概率近似在DP/P~5-10%的水平上不成立。这是因为在复合期间，电离度在特征时间Dz/z~10%内显著变化，因此在百分之一精度水平上，光子分布不是演化的（内容有删减）。