Das Thesan-Projekt: Lyman-α-Emission und Transmission während der Epoche der Rekombination

ZUSAMMENFASSUNG Die Sichtbarkeit von hochrotverschobenen Lyman-alpha-emittierenden Galaxien (LAEs) bietet wichtige Einschränkungen für die Prozesse der Galaxienbildung und die Epoche der Rekombination (EoR). Die Vorhersage realistischer und repräsentativer Statistiken für den Vergleich mit Beobachtungen stellt jedoch eine erhebliche Herausforderung im Kontext großvolumiger kosmologischer Simulationen dar. Das Thesan-Projekt bietet einen einzigartigen Rahmen, um solche Einschränkungen anzugehen, indem es modernste Modelle zur Galaxienbildung (IllustrisTNG) und Staubmodelle mit dem arepo-rt-Strahlungs-Magnetohydrodynamik-Löser kombiniert. In dieser ersten Studie präsentieren wir eine Lyman-alpha-zentrierte Analyse für die Flaggschiff-Simulation, die atomare Kühlhalos über ein (95,5\, cMpc)³ großes Gebiet des Universums auflöst. Um numerische Artefakte zu vermeiden, entwickeln wir eine neuartige Methode zur genauen frequenzabhängigen Linienstrahlungstransfer im Kontext eines kontinuierlichen Hubble-Flusses, die auch auf breitere astrophysikalische Anwendungen übertragbar ist. Unser skalierbarer Ansatz hebt den Nutzen von LAEs und der roten Dämpfungsflügelübertragung als Sonden der Rekombination hervor, die nicht triviale Trends über verschiedene Galaxien, Sichtlinien und Frequenzbänder zeigen, die im Rahmen von Deckungsfraktionen modelliert werden können. Tatsächlich hängt nach Berücksichtigung von Umweltfaktoren, die die großräumige Bildung ionisierter Blasen beeinflussen, wie Rotverschiebung und UV-Helligkeit, die Variation zwischen Galaxien und Sichtlinien hauptsächlich von zufälligen Prozessen ab, einschließlich eigentümlicher Geschwindigkeiten und selbstgeschützter Systeme, die unglückliche Strahlen stärker beeinflussen als andere. Während der EoR sind die lokalen und kosmologischen optischen Tiefen häufig größer oder kleiner als eins, sodass das Verhalten exp(− τ) zu anisotropen und bimodalen Transmissionen führt. Zukünftige Umfragen werden davon profitieren, sowohl seltene helle Objekte als auch Goldilocks-Zone-LAEs zu targeted, um das Vorhandensein dieser (un)vorhersehbaren (dis) Vorteile abzuleiten.