针对 Ly$\alpha$ 斑块的 CIV 和 He II 发射线的深度窄带成像搜寻

我们对位于 SSA22 原星系团（z~3.1）中的 13 个 Ly$\alpha$ 斑块（LABs）进行了深度窄带成像巡天，观测 CIV 和 HeII 发射线，旨在限制驱动 LABs 中 Ly$\alpha$ 发射的物理过程。我们的观测在 HeII$\lambda$1640 和 CIV$\lambda$1549 线上分别达到了前所未有的面亮度极限，即在 1 arcsec$^2$ 孔径下为 2.1 $-$ 3.4 $\times$ 10$^{-18}$ erg s$^{-1}$ cm$^{-2}$ arcsec$^{-2}$ (5$\sigma$)。我们在任何 LABs 中均未探测到延展的 HeII 和 CIV 发射，从而对该视场中最亮的两个 LABs 的 HeII/Ly$\alpha$ 和 CIV/Ly$\alpha$ 线比设定了严格的上限，分别为 0.11 和 0.16。我们对预期线比进行了详细的光致电离建模，发现尽管我们的数据构成了对这些线迄今为止最深的观测，但仍不足以排除 Ly$\alpha$ 发射由被遮蔽的 AGN 的电离光度驱动的情景。我们的模型可以容纳低至 $\simeq$0.05 和 $\simeq$0.07 的 HeII/Ly$\alpha$ 和 CIV/Ly$\alpha$ 比，这意味着需要达到低至 1 $-$ 1.5 $\times$ 10$^{-18}$ erg s$^{-1}$ cm$^{-2}$ arcsec$^{-2}$ (5$\sigma$) 的面亮度才能排除光致电离情景。新一代切片积分场单元（如 VLT/MUSE 或 Keck/KCWI）将能达到这些深度。我们还模拟了另一种情景下的预期 HeII/Ly$\alpha$ 和 CIV/Ly$\alpha$ 比，即 Ly$\alpha$ 发射由大尺度超级风产生的激波驱动，但发现只有当激波速度 $v_{\rm s} \gtrsim$ 250 km s$^{-1}$ 时才能满足我们的观测约束，这似乎与近期关于 LABs 中静止运动学的观测相冲突。