利用近距类星体对直接测量星际介质金斯尺度的新方法
宇宙学与河外天体物理
2014-10-24 v1
摘要
尽管星际介质 (IGM) 中的重子在 Mpc 尺度上追踪暗物质，但小尺度（约 100 kpc）的涨落受到压力支撑的抑制，类似于经典的金斯论证。这种金斯滤波尺度具有基本的宇宙学意义：它提供了再电离事件期间紫外光子注入热量的热记录，决定了 IGM 的团块性，并设定了引力坍缩的最小质量尺度，这是星系形成的一个关键量。不幸的是，通过纯粹纵向莱曼阿尔法森林光谱的标准分析来测量它极具挑战性，因为吸收线的热多普勒展宽与金斯压力平滑高度简并。在这项工作中，我们表明，可以通过表征间距足够小以分辨该尺度的类星体对中相关莱曼阿尔法吸收的相干性来直接测量金斯尺度。我们提出了一种基于近距类星体对光谱中同源纵向傅里叶模式相位角差概率分布函数 (PDF) 的新技术。基于相位角 PDF 引入了贝叶斯形式体系，并利用 MCMC 技术表征了未来金斯尺度测量的精度，并探索了与控制 IGM 的其他热参数的简并性。利用来自暗物质模拟的半解析 IGM 模型生成了 500 个热模型网格。我们的全参数研究表明，仅由 20 个近距类星体对光谱组成的现实样本即可将金斯尺度定位到约 5% 的精度，且独立于控制 IGM 温度 - 密度关系的参数。我们表明，这种新方法对一系列系统误差不敏感，如连续谱拟合误差、噪声和光谱分辨率知识不精确以及金属线吸收。
引用
@article{arxiv.1305.0210,
title = {A New Method to Directly Measure the Jeans Scale of the Intergalactic Medium Using Close Quasar Pairs},
author = {Alberto Rorai and Joseph F. Hennawi and Martin White},
journal= {arXiv preprint arXiv:1305.0210},
year = {2014}
}
备注
Submitted to Apj. 28 pages, 15 figures