变革之风：星暴星系驱动的再电离

我们使用“星系及其环境的演化与组合”（EAGLE）宇宙学流体动力学模拟，研究了使宇宙再电离的星系性质以及宇宙再电离的历史。我们假设星系风创造了通道，当局部恒星形成面密度大于 $0.1$ M$_\odot$ yr$^{-1}$ kpc$^{-2}$ 时，20% 的光子通过这些通道逃逸，由此获得了星系中电离光子逃逸分数的演化。这种星系风产生的阈值行为已被观测到，且具有如此高恒星形成面密度的罕见局部天体表现出约 10% 的高逃逸分数。在我们的模型中，光度加权平均逃逸分数在 $z>3$ 时随红移增加，关系为 $\bar f_{\rm esc}=0.045~((1+z)/4)^{1.1}$，星系数量加权平均为 $\langle f_{\rm esc} \rangle=2.2\times10^{-3}~((1+z)/4)^4$，并在红移 $z>10$ 时变为常数 $\approx0.2$。逃逸分数的演化是因为在早期有越来越大部分的恒星在高于临界恒星形成面密度处形成。这种逃逸分数的演化，结合 EAGLE 得出的恒星形成速率密度演化，再现了再电离时期（$6<z<8$）电离区域填充因子的推断演化、再电离后（$0\leq z<6$）氢光电离速率的演化，以及 Planck 卫星测量的宇宙微波背景光子 Thomson 散射导致的光深。