التحصين الذاتي للهيدروجين في المادة بين المجرات خلال حقبة إعادة تأين الكون

ندرس التحصين الذاتي للهيدروجين بين المجرات ضد الإشعاع المؤين في محاكاة نقل الإشعاع لعملية إعادة تأين الكون، والتي تم معايرتها بعناية باستخدام بيانات غابة لايمان. بينما تظهر المناطق المحمية ذاتيًا كنظم حدود لايمان في الكون بعد إعادة التأين، نركز هنا على تطورها خلال إعادة التأين (الأحمر الزمني z = 6–10). عند هذه الأحجام الحمراء، يكون التوزيع المكاني للإشعاع المؤين للهيدروجين غير متجانس للغاية، وبعض مناطق الكون لا تزال محايدة. بعد إخفاء المناطق المحايدة ومصادر التأين في المحاكاة، نجد أن معدل تأين الهيدروجين يعتمد على الكثافة المحلية للهيدروجين بطريقة مشابهة جداً لما هو عليه في الكون بعد إعادة التأين. الكثافة الفيزيائية المميزة للهيدروجين التي يصبح فيها التحصين الذاتي مهمًا عند هذه الأحجام الحمراء هي حوالي nH ∼ 3 × 10−3 cm−3، أو حوالي 20 مرة من الكثافة المتوسطة للهيدروجين، مما يعكس حقيقة أنه خلال إعادة التأين تكون معدلات التأين عادةً منخفضة بحيث أن الألياف في الشبكة الكونية تكون في الغالب محمية ذاتيًا. تنخفض قيمة كثافة التحصين الذاتي النموذجية بمقدار 3 بين الأحجام الحمراء z = 3 و 10، وتتابع تطور معدل التأين المتوسط في المناطق المؤينة بطريقة بسيطة. نقدم توصيفًا بسيطًا لمعدل التأين كوظيفة للكثافة في المناطق المحمية ذاتيًا خلال حقبة إعادة التأين.