宇宙再电离前星系风的 Lyman-alpha 辐射流体动力学

Lyman-alpha (Ly{\alpha}) 辐射压对星系形成的动力学影响取决于 Ly{\alpha} 光子与中性氢气体之间动量转移的速率和持续时间。尽管光子俘获有可能成倍增加有效作用力，但来自恒星源的致电离辐射可能会在对宿主星系运动学产生显著影响或有效地将 Ly{\alpha} 光子耦合到外流之前，就缓解 Ly{\alpha} 压力。我们通过将 Cosmic Ly{\alpha} Transfer 代码 (COLT) 与球对称拉格朗日框架流体动力学相耦合，给出了高红移 ($z$) 星系环境的自洽 Ly{\alpha} 辐射流体动力学模拟。在维近似下，准确但计算成本高的蒙特卡罗辐射转移计算是可行的。初始星暴从中心驱动出一个膨胀的气体壳层，在某些情况下 Ly{\alpha} 反馈显著提高了壳层速度。对于位力质量为 $M_{\rm vir} \lesssim 10^8~{\rm M}_\odot$ 的原星系，仅靠辐射反馈就能将重子喷射到星系际介质 (IGM) 中。我们将具有 $10^5$ K 黑体辐射的第三代恒星 (Population III) 的 Ly{\alpha} 特征与具有非热 Compton 厚谱的直接坍缩黑洞的 Ly{\alpha} 特征进行了比较，发现如果 Ly{\alpha} 谱是由 Ly{\alpha} 辐射驱动风推动的气体所塑造的，则存在实质性差异。对于这两种源，从星系出射的通量被 IGM 重新处理，使得观测到的 Ly{\alpha} 光度显著降低，且 Ly{\alpha} 峰值的时间平均速度偏移发生红移。