保持宇宙电离：光加热与高红移星系际介质的团块因子
天体物理学
2009-09-03 v2
摘要
维持星系际氢电离所需的临界恒星形成率密度，关键取决于星系际介质(IGM)中的平均复合速率。该速率与团块因子 C = <rho_b^2> / avg(rho_b)^2 成正比，其中 rho_b 和 avg(rho_b) 分别为局域和宇宙平均重子密度，尖括号 < > 表示对 IGM 中发生复合的气体进行空间平均。我们进行了一组包含辐射冷却的宇宙学光滑粒子流体动力学模拟，以计算红移 z >= 6 时 IGM 的体积加权团块因子。我们重点关注均匀紫外背景的光电离加热效应，并发现光加热会显著降低团块因子，因为增加的压力支撑会抹平小尺度密度涨落。光电离加热常被认为对 IGM 的再电离提供负反馈，因为它通过将气体从小质量晕中蒸发而抑制了宇宙恒星形成率。然而，由于团块因子的降低，它也使得保持 IGM 电离变得更加容易。因此，光加热也提供了一种正反馈，这种反馈虽已知存在，但受到的关注要少得多。我们证明这种正反馈实际上非常强。采用保守假设，我们发现如果 IGM 在 z >~ 9 时被重新加热，那么只要逃逸出恒星形成区以电离 IGM 的电离光子比例大于 0.2，在 z = 6 处观测到的恒星形成星系群就足以维持 IGM 的电离。
引用
@article{arxiv.0807.3963,
title = {Keeping the Universe ionised: Photo-heating and the clumping factor of the high-redshift intergalactic medium},
author = {Andreas H. Pawlik and Joop Schaye and Eveline van Scherpenzeel},
journal= {arXiv preprint arXiv:0807.3963},
year = {2009}
}
备注
15 pages, 8 figures, 5 tables. Accepted for publication in MNRAS. Revised version with improved discussion. New are also a comparison to previous results and a fit to the gas density PDF at z = 6