红移6处类星体周围星系际介质温度的首次直接测量
宇宙学与河外天体物理
2015-05-18 v2
摘要
星系际介质（IGM）的热状态提供了对HI和HeII再电离时代的间接探针。目前来自莱曼α森林对IGM温度的约束局限于红移范围2<z<4.5，限制了探测更高红移处HI再电离热记忆的能力。在这项工作中，我们通过分析SDSS J0818+1722近邻区域中莱曼α吸收线的多普勒宽度，首次直接测量了红移6处类星体周围的IGM温度。我们使用高分辨率（R=40000）Keck/HIRES光谱，结合详细的数值模拟，在假设HI和HeII再电离后温度先验概率为13500K<T_0<38500K的条件下，得到平均密度处的温度T_0=23600^{+5000}_{-6900}K（68%置信度）和^{+9200}_{-9300}K（95%置信度）。这使我们能够在SDSS J0818+1722周围33共动Mpc范围内对HI再电离的红移z_H设定上限。如果该类星体使其附近的HeII再电离，那么在瞬时再电离的极限下，假设光加热是主要热源且HI再电离由具有软谱的电离源（典型星族II恒星）驱动，我们推断z_H<9.0（68%置信度）和11.0（95%置信度）。如果SDSS J0818+1722周围IGM中的HI和HeII同时被一群具有极硬电离谱的大质量无金属恒星再电离，我们得到更严格的上限z_H<8.4（9.4）。在更高红移处启动再电离产生的温度相对于我们的约束过低，除非HI电离源或类星体本身具有比典型假设显著更硬的谱。
引用
@article{arxiv.1001.3415,
title = {A first direct measurement of the intergalactic medium temperature around a quasar at z=6},
author = {James S. Bolton and George D. Becker and J. Stuart B. Wyithe and Martin G. Haehnelt and Wallace L. W. Sargent},
journal= {arXiv preprint arXiv:1001.3415},
year = {2015}
}
备注
15 pages, 9 figures, accepted to MNRAS