原星系中 H2 的光致解离：三维模拟中的自屏蔽建模
宇宙学与河外天体物理
2015-05-28 v1
摘要
暴露于莱曼-沃纳 (LW) 辐射的原星系晕中，原初气体的冷却能力关键取决于 H_2 的自屏蔽。我们对 LW 线光子进行辐射转移计算，作为对维里温度 T_vir > 10^4 K、红移约 z=10 的星系晕的三维自适应网格细化 (AMR) 模拟的后处理。我们数值计算了光学厚光致解离率，考虑了气体中的密度、温度和速度梯度效应，以及谱线重叠和 HI 对 H_2 的屏蔽，覆盖了大量视线方向。在低密度区域 (n<10^4 cm^-3)，解离率比使用大多数先前近似所得结果高出一个数量级以上；在更高密度下，修正较小。我们追溯这些偏差的起源，主要归结为 (i) 最常用的解离率抑制拟合公式 (Draine & Bertoldi 1996) 的不准确性，以及 (ii) 基于气体局部性质估算有效屏蔽柱密度的方法的不准确性。气体温度和速度梯度的综合影响相对次要，通常仅使球对称平均解离率改变不到两倍。我们对 DB96 的光学厚解离率拟合公式提出了一个简单修正，使其与我们的数值结果的一致性提高到约 15% 以内，并可在未来的模拟中采用。我们发现，通过使用局部索博列夫长度可以改进对有效屏蔽柱密度的估算。我们对 H_2 自屏蔽的修正，将抑制 T_vir>10^4 K 晕中 H_2 冷却所需的临界 LW 通量降低了一个数量级；这增加了可能已形成超大质量（约 M=10^5 M_sun）黑洞的此类晕的数量。
引用
@article{arxiv.1106.3523,
title = {Photodissociation of H2 in Protogalaxies: Modeling Self-Shielding in 3D Simulations},
author = {Jemma Wolcott-Green and Zoltán Haiman and Greg L. Bryan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1106.3523},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 11 figures. Submitted to MNRAS