天体物理学 > 宇宙学与非星系天体物理学
[提交于 2022年5月9日
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标题: Long Dark Gaps in the Ly$β$ Forest at $z<6$: Evidence of Ultra Late Reionization from XQR-30 Spectra
标题: Long Dark Gaps in the Ly$β$ Forest at $z<6$: Evidence of Ultra Late Reionization from XQR-30 Spectra
摘要: We present a new investigation of the intergalactic medium (IGM) near reionization using dark gaps in the Lyman-$\beta$ (Ly$\beta$) forest. With its lower optical depth, Ly$\beta$ offers a potentially more sensitive probe to any remaining neutral gas compared to commonly used Ly$\alpha$ line. We identify dark gaps in the Ly$\beta$ forest using spectra of 42 QSOs at $z_{\rm em}>5.5$, including new data from the XQR-30 VLT Large Programme. 大约$40\%$个这些类星体光谱在$z\simeq5.8$显示出比$10h^{-1}{\rm Mpc}$更长的黑暗间隙。 通过将结果与模拟预测进行比较,我们发现数据总体上既与认为 Ly$\alpha$森林中的波动仅由电离紫外背景(UVB)波动引起的模型一致,也与包括由于再电离结束较晚而产生的$z<6$大片中性氢区域的模型一致。 特别值得关注的是,在$z_{\rm}=5.85$类星体 PSO J025$-$11 的 Ly$\beta$森林中存在一个非常长($L=28h^{-1}{\rm Mpc}$)且黑暗($\tau_{\rm eff} \gtrsim 6$)的间隙,一直持续到$z\simeq 5.5$。 This gap may support late reionization models with a volume-weighted average neutral hydrogen fraction of $ \langle x_{\rm HI}\rangle \gtrsim 5\%$ by $z=5.6$. Finally, we infer constraints on $\langle x_{\rm HI}\rangle$ over $5.5 \lesssim z \lesssim 6.0$ based on the observed Ly$\beta$ dark gap length distribution and a conservative relationship between gap length and neutral fraction derived from simulations. We find $\langle x_{\rm HI}\rangle \leq 0.05$, 0.17, and 0.29 at $z\simeq 5.55$, 5.75, and 5.95, respectively. 这些限制与再电离结束远晚于$z = 6$的模型一致。
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