关于再电离时期氢3厘米精细结构线的可探测性
天体物理学
2009-11-13 v2
摘要
在再电离时期(Epoch of Reionization, EoR)期间，一个能量范围为10.2 eV < E <13.6 eV的软紫外辐射场渗透到中性星系际气体中，激发原子氢的2p态(直接)和2s态(间接)。由于2s态是亚稳态，原子在该能级的寿命相对较长，这可能导致2s态相对于2p态过度布居。最近有研究提出，基于此原因，中性星系际原子氢气体可能通过其3厘米精细结构线(2s_1/2 -> 2p_3/2)在宇宙微波背景辐射背景下被探测到吸收信号，直至非常高的红移。特别是，在EoR期间明亮类星体周围的中性星系际气体中，精细结构线的光学深度可能达到tau~1e-5。由此产生的数十微K(吸收)的表面亮度温度可能被现有射电望远镜探测到。受这一激动人心的提议启发，我们对Lyman beta, gamma, delta等辐射的转移进行了详细分析，并重新分析了高红移类星体周围中性星系际气体中精细结构线的可探测性。我们发现，正确的辐射转移建模使得精细结构吸收信号极大地减弱至tau< 1e-10。因此，我们得出结论，EoR期间的中性星系际气体无法通过其3厘米精细结构线向现有射电望远镜揭示其存在。
引用
@article{arxiv.0809.4279,
title = {On the Detectability of the Hydrogen 3-cm Fine Structure Line from the EoR},
author = {Mark Dijkstra and Adam Lidz and Jonathan R. Pritchard and Lincoln J. Greenhill and D. A. Mitchell and S. M. Ord and Randal B. Wayth},
journal= {arXiv preprint arXiv:0809.4279},
year = {2009}
}
备注
7 pages, 4 figures, MNRAS in press; v2. some typos fixed