利用苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应探索星系际介质的热能含量

我们利用热苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应（tSZE）考察了星系际介质（IGM）在质量密度与气体温度上跨越三个数量级的热能含量。该分析基于 Planck tSZE 图与宇宙密度场——后者为 SDSS DR7 体积重建并采样于 $(1h^{-1}{\rm Mpc})^3$ 立方格点网格上——以及用于最大化信噪比的匹配滤波技术。我们的结果表明，IGM 的压强-密度关系大致为绝热状态方程给出的幂律，并在密度高于宇宙平均密度约 $10$ 倍时呈现陡化迹象。所隐含的平均气体温度在平均密度区域 $\rho_{\rm m} \sim {\overline\rho}_{\rm m}$ 处约为 $\sim 10^4\,{\rm K}$，在 $\rho_{\rm m} \sim 10\,{\overline\rho}_{\rm m}$ 时升至约 $10^5\,{\rm K}$，而在 $\rho_{\rm m} \sim 100\,{\overline\rho}_{\rm m}$ 时超过 $10^{6}\,{\rm K}$。在给定密度下，IGM 的热能含量在潮汐场更强的区域也更高，可能源于大尺度结构形成所致的激波加热和/或星系与活动星系核的反馈。将结果与流体动力学模拟比较表明，当前数据已能对星系形成提供有趣的约束。