高红移莱曼-沃纳和莱曼-α辐射背景的涨落
宇宙学与河外天体物理
2015-05-28 v2
摘要
我们使用一种新方法对高红移下莱曼-沃纳(LW)和莱曼-α辐射背景的涨落进行建模。在这些早期纪元，背景是宇宙刚刚被其第一批恒星点亮的征兆。LW光子（11.5-13.6 eV）特别令人感兴趣，因为它们会解离分子氢，而分子氢是第一批迷你暗晕中的主要冷却剂。通过使用晕模型的一种变体，我们能够高效地为任意选择的辐射背景生成功率谱。我们发现，LW功率谱在大尺度上通常追踪物质功率谱，但在对应于LW光子有效“视界”（约100共动Mpc）的尺度处发生翻转，除非源极其罕见。表征莱曼-α通量轮廓的一系列视界以类似方式塑造了该背景的涨落，不过一旦考虑21厘米信号的亮温度涨落，这些印记就会被抹去。莱曼-α背景在LW背景开始解离分子氢的同一时期强烈影响红移的21厘米信号，因此测量该背景的性质将揭示从早期第三族恒星向更正常恒星转变的重要信息。在此时期附近，我们发现LW背景的涨落很弱；在大于10 cMpc的尺度上，分数标准差小于约0.5，仅在小于1 cMpc的尺度上才上升到量级为1。这不应导致分子氢含量出现显著的空间涨落，除非在最早时期。即便如此，大多数暗晕形成于远离其他源的地方，因此从低质量暗晕到高质量暗晕的恒星形成转变在整个宇宙中是相当均匀的。
引用
@article{arxiv.1105.5648,
title = {Fluctuations in the High-Redshift Lyman-Werner and Lyman-alpha Radiation Backgrounds},
author = {Lauren N. Holzbauer and Steven R. Furlanetto},
journal= {arXiv preprint arXiv:1105.5648},
year = {2015}
}
备注
submitted to MNRAS, 15 pages, 10 figures