由 H2O 吸收得出的红移 6.34 处的微波背景温度
星系天体物理
2022-02-03 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
在红移 0 到 1 范围内，由高能电子对微波光子进行逆康普顿散射，在大质量星系团方向上通过苏尼阿耶夫-泽尔多维奇效应印刻的观测宇宙微波背景畸变，提供了对微波背景温度的直接测量。基于类星体吸收线系统中分子与原子谱线激发温度，在红移 1.8 至 3.3 范围内存在一些额外的背景温度估计，但这些估计依赖于模型。迄今为止，尚未观测到微波背景温度预期的 (1+z) 标度行为出现偏离，但这些测量尚未深入延伸至红移 z>3.3 的宇宙物质主导时代。本文报道在红移 z=6.34 处、在一个大质量星暴星系中探测到水分子相对于宇宙微波背景的亚毫米谱线吸收，对应 12.8 Gyr 的回溯时间。尘埃星系 HFLS3 中的星暴活动对基态正水 H2O(110-101) 谱线上能级的辐射泵浦，使得该跃迁最初被微波背景激发后冷却至低于红移后的微波背景温度。该效应强度意味着在 z=6.34 处微波背景温度为 16.4-30.2 K（1 西格玛范围），这与标准 CDM 宇宙学中预期的背景温度随红移升高相一致。
引用
@article{arxiv.2202.00693,
title = {Microwave Background Temperature at a Redshift of 6.34 from H2O Absorption},
author = {Dominik A. Riechers and Axel Weiss and Fabian Walter and Christopher L. Carilli and Pierre Cox and Roberto Decarli and Roberto Neri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.00693},
year = {2022}
}
备注
16 pages, 6 figures, 1 table (including Methods and Extended Data). The version of record of this article, first published (open access) in Nature, is available online at: http://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-04294-5