不可见星系的延迟增丰：解释红移6至5期间IGM CIV吸收的快速上升
宇宙学与河外天体物理
2011-03-11 v2
摘要
在不久的将来，对星系际介质（IGM）中金属吸收特征的测量将成为约束最早星系形成与演化模型、第一代恒星性质以及IGM再电离与增丰的重要依据。在接近再电离时代的红移处对IGM金属丰度的首次测量已经提供了有趣的线索。在红移5.8至4.7之间（大爆炸后仅1 Gyr内的0.3 Gyr间隔），IGM中CIV吸收体的测量密度增加了约3.5倍（Ryan-Weber等人，2009；Becker, Rauch & Sargent，2009）。如果这些数值被证实，将带来两个谜题：（1）红移5.8处的CIV总量意味着恒星形成太少，无法在红移6处使IGM再电离，也无法匹配WMAP的电子散射光学深度（tau）。（2）从红移6到5的快速增长快于同一时间段内恒星质量的积累或恒星形成率密度的增加。我们表明，电离光子的瞬时产生与金属吸收特征后期产生之间约0.4-0.7 Gyr的延迟（加上恒星寿命带来的延迟）可以为这两个谜题提供完整解释。我们计算了仅由有限恒星寿命导致的金属产生延迟，发现它太短，无法解释CIV密度的快速增加。额外的延迟可以自然地解释为约200 km/s的外流将碳输送到约100 kpc的距离——这是增丰模拟中星系与CIV吸收体之间的典型距离，也是红移2-3处观测到的典型外流或吸收区域尺度。
引用
@article{arxiv.1007.3581,
title = {Delayed Enrichment by Unseen Galaxies: Explaining the Rapid Rise in IGM CIV Absorption from z = 6-5},
author = {Roban Hultman Kramer and Zoltán Haiman and Piero Madau},
journal= {arXiv preprint arXiv:1007.3581},
year = {2011}
}
备注
12 pages, 4 figures, submitted to MNRAS; text revised and new figure added for clarity, conclusions unchanged