阿塔卡马大型孔径亚毫米望远镜 (AtLAST) 科学：隐藏的环星系介质

通过对所有宇宙时期星系星际介质（ISM）的多波段观测约束，我们对星系形成和演化的认识取得了巨大进步。然而，人们对超出 ISM 尺度并填充星系暗物质晕直至其 virial 半径的更弥散、更低表面亮度的气体和尘埃储库——即环星系介质（CGM）的物理性质知之甚少。新的理论研究越来越强调后者对于理解塑造跨宇宙时间星系的反馈和吸积机制的相关性，其累积效应在 CGM 中留下了清晰的印记。最近的研究表明，CGM 质量中有一部分（迄今为止尚未受到约束）可能存在于冷（T < 1e4 K）分子和原子相中，特别是在高红移致密环境中。这些气体相以及较暖的电离相，可以通过明亮的远红外和亚毫米发射线（如 [C II] 158${\mu}$m、[O III] 88 ${\mu}$m、[C I] 609${\mu}$m、[C I] 370${\mu}$m 以及 CO 的旋转跃迁）在 z ~ 0 到 z ~ 10 的星系中进行研究。对这种隐藏的冷 CGM 进行成像可能会使星系演化研究取得突破，但这需要具有拟建的阿塔卡马大型孔径亚毫米望远镜（AtLAST）规格的新设施。在本文中，我们利用理论和经验论据来论证未来使用 AtLAST 进行雄心勃勃的 CGM 观测的必要性，并描述了望远镜及其仪器执行此类科学所需的技术要求。