红移 z=2.30 星系原星系团中大尺度气体加热的观测证据

我们报道了 COSMOS 天区中一个红移 $z=2.30$ 的星系原星系团（COSTCO-I），在 CLAMATO IGM 层析成像巡天中观测到的莱曼-$\alpha$ 森林未显示出显著吸收。这偏离了该时期通常预期成立的透射-密度关系（常被称为涨落 Gunn-Peterson 近似；FGPA），若成立则会在过密度处预言强 Ly$\alpha$ 吸收。作为比较，我们将 FGPA 应用于 COSMOS 密度场的约束模拟生成模拟莱曼-$\alpha$ 森林图，并构建包含有限视线采样、像素噪声和维纳滤波效应的模拟样本。在原星系团周围 $r=15\,h^{-1}\,\mathrm{Mpc}$ 范围内平均，真实数据中的莱曼-$\alpha$ 森林始终比模拟样本更透明，表明拒绝 COSTCO-I 中气体遵循 FGPA 的零假设（$p=0.0026$，即 $2.79 \sigma$ 显著性）。这表明与 COSTCO-I 相关的大尺度气体正被加热至高于 FGPA 预期，可能源于大尺度 AGN 喷流反馈或早期引力激波加热。COSTCO-I 是已知首个在宇宙正午从光学薄光电离态的 IGM 大尺度区域，观测到其正过渡并最终在 $z=0$ 时聚并为星系团内介质（ICM）。对未来类似结构的观测将阐明 ICM 的增长并约束 AGN 反馈机制。