从再电离时期到红移 2 的原子与分子气体
星系天体物理
2022-01-05 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
宇宙气体约占宇宙中重子物质的 90%，而 H 是最接近恒星形成的分子。在这项工作中，我们利用最先进的流体动力学模拟研究了不同时期的冷中性气体及其 H 组分，这些模拟包括与恒星形成耦合的含时原子与分子非平衡化学、反馈效应、近期文献中提出的不同 UV 背景以及结构形成过程中发生的许多额外过程——如气体自屏蔽、H 尘埃颗粒催化、光电加热和宇宙射线加热（ColdSIM）。我们发现中性气体质量密度参数 10 并且从低红移向高红移增加，这与可用的 HI 数据一致。生成的 H 比例在 4-8 时可高达 50%，与最新的高 测量结果一致。尽管取决于所采用的 UV 背景，导出的 值在 7 之前与观测结果一致，并且 HI 和 H 的趋势均能被我们基于非平衡 H 的恒星形成建模更好地重现。预测的气体耗散时标向低 递减，其中 H 耗散时标始终低于 Hubble 时标，并在所有考虑的红移处与动力学时标相当。这意味着非平衡分子冷却在广泛多样的环境中、且自极早期宇宙时代起就能有效驱动冷气体坍缩。在附录中，我们展示了对各个过程的详细分析，以及用于考虑这些过程的简单数值参数化和拟合。我们的研究结果表明，除了 HI 之外，非平衡 H 观测是评估冷气体丰度和 UV 背景辐射作用的关键探针 —— 摘要
引用
@article{arxiv.2111.13701,
title = {Atomic and molecular gas from the epoch of reionization down to redshift 2},
author = {Umberto Maio and Céline Péroux and Benedetta Ciardi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.13701},
year = {2022}
}
备注
15 pages + appendices; accepted for publication on A&A; comments are welcome