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利用首个 CHIME/FRB 外置站约束星系群与星系团的气体质量分数

星系天体物理 2026-04-17 v2

摘要

近年来,已定位的快速射电暴(FRBs)已成为研究宇宙中重子物质结构的强大工具。其色散量(DMs)与电子密度呈线性关系且与气体温度无关,使其特别适合研究群内介质(IGrM),而在此环境中 X 射线辐射和 SZ 效应等传统探针较弱。证据表明,群质量晕(M500M_{500} ~ 101310^{13} -- 101410^{14} M_\odot)中的气体受星系反馈的强烈影响,导致其偏离星系团标度关系。来自首个 CHIME/FRB 外置站样本的三个 FRB 源于位于星系团和星系群内部或后方的宿主星系。我们通过积分不同的晕密度剖面来估计每个 ICM/IGrM 的 DM 贡献,并考虑了晕质量和宿主星系视线距离的不确定性。对于质量更大的晕,预测的星系团 DM 与河外 DM 预算一致。其中一个暴发 FRB 20230703A 穿过三个星系群,但其河外 DM 较低。通过将模型预测与测得的 DM 进行比较,我们约束了这些晕中的气体质量分数 fg(R)f_g(R)。与已发表的 MM--fgf_g 关系进行比较,我们发现其与 eROSITA 在 R500R_{500} 处的近期结果一致,但在 R200R_{200} 处存在轻微张力,且与早期基于 X 射线的关系也存在轻微张力。随着 CHIME/FRB 外置站建立大型已定位 FRB 目录,将获得更多穿过星系群和星系团的视线。这些将能够对群内和团内气体性质进行系统性测试,并锐化对大质量晕中重子分布的约束。

关键词

引用

@article{arxiv.2509.07097,
  title  = {Constraining Gas Mass Fractions in Galaxy Groups and Clusters with the First CHIME/FRB Outrigger},
  author = {Adam E. Lanman and Sunil Simha and Kiyoshi W. Masui and J. Xavier Prochaska and Rachel Darlinger and Fengqiu Adam Dong and B. M. Gaensler and Ronniy C. Joseph and Jane Kaczmarek and Lordrick Kahinga and Afrokk Khan and Calvin Leung and Lluis Mas-Ribas and Swarali Shivraj Patil and Aaron B. Pearlman and Mawson Sammons and Kaitlyn Shin and Kendrick Smith and Haochen Wang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2509.07097},
  year   = {2026}
}

备注

29 pages, 9 figures, accepted for publication in the Astrophysical Journal