探测原星系中的反馈：z~2.4 处 DLA 中的多相气体

我们研究了阻尼 Ly$\alpha$ 系统 (DLA) 中多相气体发生的物理过程。我们的分析基于 QSO J1211+0422 的高质量 Keck HIRES 光谱，其中在 z=2.377 处检测到一个 DLA。高电离离子 (OVI, NV, CIV, SiIV) 吸收的污染很少，使我们能够探索高电离气体的性质及其与其他气体相的联系。该 DLA 的金属丰度 ([Z/H]=-1.41+/-0.08)、HI 柱密度 (log N(HI)=20.80+/-0.10)、全宽速度 ($\Delta(v_\text{neut})$=70 km/s) 以及相对丰度 ([Si/Fe]=+0.23+/-0.05 和 [N/Si]=-0.88+/-0.07) 并无异常。然而，我们推导出了 DLA 中最低的 CII* 冷却率，l_c < 10^{-27.8} erg/s per H atom (3$\sigma$)。利用这一严格限制，我们表明中性气体 (局限于 |v|<+39 km/s) 必须是温暖的，且恒星形成率 <7.1x10^{-3} M$_\odot$/yr/kpc$^2$。令人惊讶的是，该气体显示出来自高电离气体的强而复杂的吸收轮廓，其运动学似乎彼此相连并与低电离离子相连。高电离和弱电离气体的总量非常大，N(HII)/N(HI)>1.5。在 |v|>+39 km/s 处，气体完全且高度电离 (H+/H~1, N(CIV)>>N(CII), N(SiIV)>>N(SiII))。基于电离模型，OVI 和 NV 通常难以由硬光子产生，而 SiIV 和 CIV 可以在很大程度上被光致电离。然而，没有证据表明与该 DLA 相关的 T~10^6 K 处存在携带 OVI 的气体。相反，有一些证据表明存在窄的 OVI、NV 和 CIV 分量 (无法用光致电离解释)，这意味着对于简单的碰撞电离模型产生其观测到的柱密度而言，温度太低 (T < 10^5 K)。恒星反馈是产生高电离离子的可能来源，但我们不能排除非原始物质吸积到原星系上的可能性。