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FLIMFLAM DR1:来自8条 FRB 视线的对宇宙重子分布的首批限制

星系天体物理 2025-04-30 v2 宇宙学与河外天体物理

摘要

快速射电暴(FRBs)的色散量源于脉冲与传播路径上自由电子的相互作用,构成了对宇宙重子分布的独特探针。结合前景大尺度结构与居间星系的观测,其限制能力得到进一步增强。在本工作中,我们展示了根据 FLIMFLAM 巡天推断出的关于宇宙重子在星系际介质(IGM)与星系周介质(CGM)之间分配的首批限制。在其首次数据发布中,FLIMFLAM 巡天以8个已定位 FRBs 前景中的星系为目标。利用贝叶斯技术,我们重建了由 IGM 气体示踪的底层 ~Mpc 尺度物质密度场。同时,对居间前景星系(撞击参数 br200b_\perp \lesssim r_{200})及 FRB 宿主星系的深度光谱观测限制了 CGM 的贡献。将贝叶斯参数推断应用于我们的数据并假设一组基准先验,我们推断 IGM 的宇宙重子占比为 figm=0.590.10+0.11f_{\rm igm}=0.59^{+0.11}_{-0.10},对于 1010MMhalo1013M10^{10}\,M_\odot \lesssim M_{\rm halo}\lesssim 10^{13}\,M_\odot 的晕,CGM 气体占比为 fgas=0.550.29+0.26f_{\rm gas} = 0.55^{+0.26}_{-0.29}。我们样本中的平均 FRB 宿主色散量(静止系)为 DMhost=9019+29pc cm3\langle \rm{DM_{host}}\rangle = 90^{+29}_{-19}\rm{pc~cm^{-3}},其中 DMhostunk=6919+28 pc cm3\langle{\rm DM_{host}^{unk}}\rangle =69^{+28}_{-19}~\rm{pc~cm^{-3}} 源自宿主星系 ISM 和/或 FRB 起源体环境。尽管我们当前的 figmf_{\rm igm}fgasf_{\rm gas} 不确定度范围过大,尚不足以限制大多数星系反馈模型,但该结果标志着对 IGM 与 CGM 重子占比的首次测量,同时也是首次将 FRB 宿主色散量系统性地分离为两部分:源自晕的部分与源自内部 ISM/FRB 引擎的部分。

关键词

引用

@article{arxiv.2402.00505,
  title  = {FLIMFLAM DR1: The First Constraints on the Cosmic Baryon Distribution from 8 FRB sightlines},
  author = {Ilya S. Khrykin and Metin Ata and Khee-Gan Lee and Sunil Simha and Yuxin Huang and J. Xavier Prochaska and Nicolas Tejos and Keith W. Bannister and Jeff Cooke and Cherie K. Day and Adam Deller and Marcin Glowacki and Alexa C. Gordon and Clancy W. James and Lachlan Marnoch and Ryan. M. Shannon and Jielai Zhang and Lucas Bernales-Cortes},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2402.00505},
  year   = {2025}
}

备注

21 pages, 9 figures, 5 tables; Accepted and Published by ApJ