高红移中中性气体演化——关于星系形成时代的启示

尽管观测上较为罕见，但阻尼Lyman-α吸收系统主导了宇宙中中性气体的质量密度。我们在26颗来自APM z>4类星系质子星系调查中的11个高红移阻尼Lyman-α系统中发现了这些系统，将这些吸收体系的调查扩展到了目前可能的最高红移。将我们新的数据集与之前的调查结合，我们发现中性气体的 cosmological 质量密度 omega_g 在 z~2 之前的演化不如以前的研究所暗示的那样陡峭。在观测到的 omega_g 中发现了在 z~2 处的平缓现象以及在 z~3 处可能的拐点。当这些结果与在 log N(HI)>21 原子/cm² 的阻尼系统在单位红移下的数密度在 z>3.5 的下降相结合时，这些结果指向了一个在 z>3 之前的时代，此时最高列密阻尼系统仍在形成之中。我们发现，在红移范围 2<z<4 的情况下，中性气体的总质量与现代星系中可见星体质量相当。然而，如果仅考虑星盘中可见质量（即排除星系盘心），这两个数值相当。这我们观察到的中性气体质量与可见盘星质量相当。Lanzetta、Wolfe 与 Turnshek (1995) 发现 omega_g(z~3.5) 是 omega_g(z~2) 的两倍，这暗示了在 z=3.5 和 z=2 之间发生了更大的星系形成，远超金属浓度研究所暗示的程度。这引发了一个“宇宙G星问题”。我们发现 omega_g 演化更为平缓，这有助于缓解这一问题。这些结果对星系形成理论具有深远的启示。