利用 Mg II 与 Lyα 辐射转移探测冷气体

Mg II 在 2796 Å 和 2803 Å 的共振双线正成为研究温度 $T \sim 10^{4}\,$K 冷气体日益重要的工具——这一观测驱动的发展需要理论支撑。我们开发了一种新的蒙特卡洛辐射转移代码，系统研究在任意三维几何中、含尘埃的均匀与“团块化”多相气体中 Mg II 与 Lyα 的联合逃逸。主要发现如下：(i) 尽管两条谱线的原子物理相似，但由于柱密度差异巨大，Mg II 谱与 Lyα 谱不同。(ii) Mg II 逃逸率通常高于 Lyα，因为尘埃光学深度和路径长度更小——但因尘埃模型和冷介质团块化程度的不同而存在较大变化。(iii) 团块化介质存在一个“临界覆盖因子”，超过该值时 Mg II 辐射转移与均匀介质情形一致。Mg II 与 Lyα 的临界覆盖因子不同，从而可对冷气体结构施加约束。(iv) 对于强外流/内流（$\gtrsim 700 \mathrm{km\,s}^{-1}$），Mg II 双线比 $R_{\rm MgII}$ 会发生变化，特别是 $R_{\rm MgII}<1$ 是强星系风的一个明确示踪物。(v) 恒星连续谱光子的散射可使 $R_{\rm MgII}$ 从 2 降至 1，从而可对散射介质施加约束。值得注意的是，我们引入了一种探测冷气体柱密度的新探针——晕双线比——并证明它是电离光子逃逸的有力指标。我们结合观测的解释与建模以及结果对其他共振双线的意义进行了讨论。