利用线发射测绘器探索星系团内介质的化学增丰
星系天体物理
2023-10-10 v1 宇宙学与河外天体物理
高能天体物理现象
摘要
大多数金属在恒星与超新星核心中合成，随后在宇宙尺度上弥散，并最终沉积于其寄主星系引力势阱之外。由于它们的存在在遍布星系团的炽热气体的 X 射线发射线中清晰可见，测量星系团内介质（ICM）中的金属丰度为我们提供了关于整个宇宙化学增丰的独特视角。尽管借助四十年来使用 CCD（与光栅）仪器的 X 射线光谱学该领域取得了非凡进展，但要理解大部分金属的确切恒星起源以及后者在 Mpc 尺度上混合的时间，需要一个能够进行空间、非色散高分辨率光谱学、覆盖至少软 X 射线波段且具备大视场的 X 射线任务。在本白皮书中，我们展示线发射测绘器（LEM）探测任务概念将如何革新我们当前对 ICM 增丰的认识。具体而言，我们表明 LEM 将能够（i）在空间上绘制十种关键化学元素在邻近松弛星系团维里半径内的分布，以及（ii）在偶然发现的高红移原星系团中测量金属丰度。总之，这些关键观测量将使我们能够约束宇宙最大引力束缚结构的化学历史。它们还将解决诸如初始质量函数（IMF）的普适性、产生这些金属的恒星星族的初始金属丰度，以及渐近巨星支（AGB）星、核塌缩与 Ia 型超新星在 Mpc 尺度上增丰宇宙网中的相对贡献等关键问题。文中也简要讨论了具体的观测策略。
引用
@article{arxiv.2310.04499,
title = {Exploring chemical enrichment of the intracluster medium with the Line Emission Mapper},
author = {François Mernier and Yuanyuan Su and Maxim Markevitch and Congyao Zhang and Aurora Simionescu and Elena Rasia and Sheng-Chieh Lin and Irina Zhuravleva and Arnab Sarkar and Ralph P. Kraft and Anna Ogorzalek and Mohammadreza Ayromlou and William R. Forman and Christine Jones and Joel N. Bregman and Stefano Ettori and Klaus Dolag and Veronica Biffi and Eugene Churazov and Ming Sun and John ZuHone and Ákos Bogdán and Ildar I. Khabibullin and Norbert Werner and Nhut Truong and Priyanka Chakraborty and Stephen A. Walker and Mark Vogelsberger and Annalisa Pillepich and Mohammad S. Mirakhor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.04499},
year = {2023}
}
备注
19 pages. White paper for a mission concept to be submitted for the 2023 NASA Astrophysics Probes opportunity