高红移处作为阻尼莱曼阿尔法吸收体的中性环星系介质

近期对高红移（$z \sim 4$）阻尼 Ly$\alpha$ 吸收体（DLA）宿主的搜寻，已在距 DLA 数十 kpc 处探测到明亮星系。利用 FIRE-2 宇宙学 zoom 模拟，我们认为这些相对较大的距离源于高红移星系周围以冷且中性为主的内环星系介质（CGM）。内 CGM 之所以冷，是因为 $\lesssim10^{12}$ Msun 晕中热气体的短冷却时间，意味着吸积与反馈能量被迅速辐射；而其呈中性则由于高红移下的高体积密度与柱密度屏蔽了冷气体免受光电离。我们的分析预言在 $z > 1$ 时，从中心星系到冲击参数 $\sim0.3((1 + z)/5)^{3/2}\ R_{\rm vir}$ 范围内存在大的 DLA 覆盖因子（$\gtrsim50\%$），等价于物理距离 $\sim 21 M_{12}^{1/3} ((1 + z)/5)^{1/2}$ kpc（$R_{\rm vir}$ 与 $M_{12}$ 分别为以 $10^{12}$ Msun 为单位的晕维里半径与质量）。这意味着 $z \sim 4$ 时的 DLA 覆盖因子在直至约恒星半质量半径 10 倍的距离上可能接近于一。早期宇宙中以中性为主的内 CGM 表明，其质量与金属丰度可直接由 CGM 吸收巡天约束，而无需像电离 CGM 那样借助大的电离修正。