来自迷你薄片的Lyman-alpha吸收线

[摘要已缩略:] 最近的数值模拟显示，许多列密度为 $\nha \la 10^{15}$ cm$^{-2}$ 的$\lyal$吸收线是由瞬态的迷你薄片产生的。此类薄片在本文中进行建模，薄片形成的初始扰动近似为单个正弦波。确定$z_c \sim 3$时薄片中气体的密度与温度轮廓，其中$z_c$为坍缩红移。随后计算通过薄片视线的$\lyal$吸收线轮廓。吸收线一般具有翼状结构，表明气体中存在整体运动。证明对于小H I列密度吸收线，与单一Voigt轮廓的偏差很大，此时整体运动效应显著。对于列密度为 $\nha > 10^{13}$ cm$^{-2}$的线，高温会抹平整体运动的特征。具有$10^{13} \la \nha \la 10^{15}$ cm$^{-2}$的迷你薄片的解析建模给出相应的质量尺度。证明对于典型的宇宙参数，列密度为 $\nha \sim 10^{14}$ cm$^{-2}$的吸收线对应于$b \sim 10^{10}$ M$_{\odot}$、在$z \sim 3$时涨落为$\sim 10$的结构。$\nha$值在薄片演化过程中可因时间而改变约3倍。还指出由于慢重组速率和高温下碰撞离子化的重要性，薄片对$\nha \ga 10^{14.5}$ cm$^{-2}$的$\lyal$线存在上限。对于$\j21=1$和$\Omega_{IGM} \sim 0.03$，迷你薄片不会产生$\nha \ga 10^{14.5}$ cm$^{-2}$的$\lyal$线。