将宇宙学吸积与强 Lyman-alpha 吸收体相联系

我们基于适用于球状系统的相似性解，提出了一个气体在宇宙学尺度上吸积到暗物质晕上的解析模型。通过简化的辐射转移计算，我们得到吸积气体在自屏蔽于电离背景时如何变得日益中性，并获得柱密度 $N_{\rm HI}$ 作为碰撞参数的函数。所得柱密度分布函数 (CDDF) 与观测极为吻合。该解析表达式阐明了 (1) 为何大质量范围内的晕对 CDDF 贡献大致相等，以及 (2) 为何 CDDF 在 $z=2\rightarrow 5$ 范围内随红移演化甚微。我们表明该模型还能合理预言 DLA 线宽 ($v_{90}$)、偏置与分子分数。对 CDDF 积分得到中性气体质量密度 $\Omega_{\rm HI}$，与观测相符。即便晕上的吸积率演化，$\Omega_{\rm HI}(z)$ 仍近乎恒定。我们表明这是因为流入气体处于中性态的时间分数取决于晕的动力学时标，而后者与吸积率成反比。该简单模型囊括了宇宙学模拟的结果，表明大多数 Lyman 极限系统与阻尼 Lyman-alpha 吸收体都与气体向晕的宇宙学吸积相关。