Das Thesan-Projekt: Eigenschaften des intergalaktischen Mediums und seine Verbindung zu Galaxien aus der Reionisationsära

ZUSAMMENFASSUNG Das hochrotverschobene intergalaktische Medium (IGM) und die urzeitliche Galaxienpopulation werden schnell zur neuen Frontier der extragalaktischen Astronomie. Wir untersuchen die Eigenschaften des IGM und deren Verbindung zu Galaxien bei z ≥ 5,5 unter verschiedenen Annahmen für die Flucht ionisierender Photonen und die Natur der Dunklen Materie, indem wir unsere neuartige thesan-Strahlungs-hydrodynamische Simulationssuite verwenden, die darauf ausgelegt ist, ein umfassendes Bild der Entstehung von Galaxien im vollständigen Reionisierungskontext zu liefern. Unsere Simulationen haben realistische „spätere“ Reionisierungsgeschichten, entsprechen verfügbaren Einschränkungen der globalen IGM-Eigenschaften und reproduzieren die kürzlich beobachtete schnelle Evolution des mittleren Freiweges ionisierender Photonen. Zusätzlich untersuchen wir hoch-z Lyman-α-Transmission. Die Entwicklung der optischen Tiefe stimmt mit den Daten überein, und ihre Verteilung deutet auf eine noch spätere Reionisierung hin als simulierend, obwohl sie stark sensitiv gegenüber dem Quellenmodell ist. Wir zeigen, dass die Effekte dieser beiden Unbekannten durch die Charakterisierung der spektralen Form und Trennung der Lyman-α-Transmissionsregionen voneinander entwirrt werden können, was die Möglichkeit eröffnet, beide beobachtungsseitig einzuschränken. Erstmals in Simulationen reproduziert thesan die Modulation des Lyman-α-Flusses in Abhängigkeit von der Galaxienentfernung, was die Kraft zeigt, ein realistisches Modell der Galaxienentstehung mit geeigneter Strahlungs-hydrodynamik zu koppeln. Wir stellen fest, dass dieses Merkmal extrem sensitiv auf den Zeitpunkt der Reionisierung reagiert, während es relativ unempfindlich gegenüber dem Quellenmodell ist. Insgesamt produziert thesan eine realistische IGM- und Galaxienpopulation und bietet einen robusten Rahmen für künftige Analysen des hoch-z Universums.