HI 21 cm 谱线能否示踪纤维结构中的缺失重子？
宇宙学与河外天体物理
2017-09-20 v1 星系天体物理
摘要
标准宇宙学预言的很大一部分重子在观测上一直缺失。尽管先前的数值模拟表明，大多数缺失重子以温热星系际介质（WHIM）的形式存在于大尺度纤维结构中，但一般而言很难从如此弥散的气体中探测到信号。在这项工作中，我们聚焦于中性氢（HI）的超精细跃迁（称为 21 cm 谱线）作为示踪 WHIM 的工具。为此，我们首先利用最先进的宇宙学流体动力学模拟项目 Illustris 提供的数据构建了 21 cm 信号图，该项目实现了影响 WHIM 动力学和热演化的详细过程。通过将构建的 21 cm 信号图与平方公里阵列第一阶段中频仪器（SKA1-mid）的预期噪声水平进行比较，我们发现，若假设角分辨率 \Delta\theta > 10 arcmin 且观测时间 t_obs > 100 小时，则红移 z=0.5-3 处纤维结构的 21 cm 信号可用 SKA1-mid 探测到。然而，结果也表明信号主要来自位于纤维结构中的星系，而 WHIM 的贡献太小以致 SKA1-mid 无法探测。我们的结果表明，比 SKA1-mid 高约 10 倍的灵敏度可能足以探测 z=0.5-3 处的 WHIM。
引用
@article{arxiv.1702.00193,
title = {Can HI 21 cm line trace the Missing Baryons in the Filamentary Structures?},
author = {Toshihiro Horii and Shinsuke Asaba and Kenji Hasegawa and Hiroyuki Tashiro},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.00193},
year = {2017}
}
备注
9 pages, 7 figures, 1 table, submitted to MNRAS