从 QSR 吸收体的细结构吸收线推导物理条件

我们计算了一些原子/离子在 QSR 吸收体中（位于 Ly-alpha 森林红侧）典型会呈现 UV 吸收线的基态细结构能级的人口比值：C0、C+、O0、Si+ 和 Fe+。我们采用目前最可靠的原子数据，并考虑多种激发机制：与介质中多种粒子的碰撞、来自宇宙微波背景辐射（CMBR）的直接光子激发以及由 UV 场引起的荧光。我们将理论人口比值与文献中收集的在阻性 Ly-alpha (DLA) 和 Lyman Limit (LL) 系统中观测到的 C I 与 C II 吸收线列密度比值进行对照，以推导其物理条件。DLA 系统中中性氢的体积密度受限于小于十个 cm^-3（最佳情形下为几个 cm^-3），且 UV 辐射场强度必须低于银河系辐射场强度两个数量级（最佳情形下为一个数量级）。其特征尺寸大于几 pc（最佳情形下为十几 pc），且总质量下限范围从 $10^0$ 到 $10^5$ 太阳质量。对于本样本中唯一的 LL 系统，电子密度受限为 $n_e<0.15$ cm^-3。我们指出，细结构吸收线可能用于区分当前主流观点（即 UV 外域背景辐射作为这些系统中电离源）与某些作者支持的局部来源电离辐射。我们还探讨了标准模型预测的 CMBR 温度-红移关系的有效性，并研究另类模型的情况。