原子氢对Lyα散射截断的非对称偏差

我们研究原子氢对辐射在Lyα附近散射截断的非对称性，这可用于分析高中性氢柱密度的散射介质，包括准星的阻尼Lyα吸收系统。散射截断的精确表达式由从完全量子力学第二阶时序理论中获得的Kramers-Heisenberg公式给出，其中对于氢气，每个矩阵元以闭合解析形式给出。通过将Kramers-Heisenberg公式展开为Δω/ω_{Lyα}的函数来计算散射截断相对于洛伦兹线中心的非对称偏差，其中ω_{Lyα}是Lyα跃迁的角频率，Δω是入射辐射与ω_{Lyα}之间的偏差。到Δω/ω_{Lyα}的第一阶，得到σ(ω)=σ_T(0.5f_{12}ω_{Lyα}/Δω)^2(1-1.79Δω/ω_{Lyα})，其中σ_T是朗道散射截断，f_{12}=0.4162是Lyα跃迁的振子强度。在这种偏差下，阻尼翼轮廓的线中心显然向蓝移偏离真实的Lyα线中心。在中性氢柱密度为5×10^{21} cm^{-2}的阻尼Lyα系统中，显现线中心相对于真实中心的偏移量为0.2Å，这会导致红移量被低估Δz~10^{-4}。对于柱密度N_{HI}>=4×10^{22} cm^{-2}的吸收系统，预计可测量的低估量为Δz~10^{-3}。