高红移光学薄 C III 吸收体的物理条件：云尺寸及其相关性的起源

我们给出了 $2.1 < z < 3.4$ 范围内良好对齐的光学薄 C III 吸收分量的详细电离模型。利用我们的模型，我们估计了每个 C III 分量中的密度（$n_{\rm \tiny H}$）、金属丰度（$[C/H]$）、总氢柱密度和视线厚度（$L$）。我们估计了在紫外背景辐射计算中使用的类星体谱指数允许范围对这些量引入的系统性误差。我们推断的 $n_{\rm \tiny H}$ 和过密度（$\Delta$）远高于文献中可得的测量值，并支持吸收起源于与环星系介质相关、且可能不处于流体静力平衡的气体。我们还注意到与 C III 分量相关的 $n_{\rm \tiny H}$、$L$ 和 $[C/H]$ 表现出统计显著的红移演化。在某种程度上，这些红移演化是由仅在低红移端出现的致密、高 $n_{\rm \tiny H}$ 和高 $[C/H]$ 分量所驱动。我们发现 $[C/H]$ 与 $L$、$L$ 与中性氢柱密度（N(HI)）、N(HI) 与 $[C/H]$ 之间存在超过 5$\sigma$ 水平的相关性。我们表明，若 $L$ 由热不稳定性下云碎裂情形中预期的气体冷却时间与声速的乘积决定，则 $L$ 对 $[C/H]$ 的相关性可被很好重现。这使我们能通过简单电离考量解释其他观测相关性。在大红移范围内研究光学薄 C III 吸收体，并可能将其 $z$ 演化与全球恒星形成率密度演化相关联，可揭示环星系介质中冷团形成及其演化的物理。