宇宙学21厘米脉泽的条件

我们对嵌入在坍缩中性气体云中的源所发射的莱曼阿尔法（以下简称Lya）光子的辐射转移进行了蒙特卡洛计算。这代表了再电离纪元（EoR）早期阶段的年轻星系或类星体。在计算了作为半径和时间函数的Lya谱后，我们发现Lya色温在中心源周围的大体积内可能为负。受此结果启发，我们通过Wouthuysen-Field（WF）效应探索了原子氢超精细能级粒子数反转的前景。探索的理由很明确：如果在EoR期间存在21厘米脉泽，它们可能会极大地增强来自该时期的预期21厘米流量。我们发现粒子数反转不太可能发生，原因如下：（1）中心源所需的Lya光度超过~10e45 erg/s。如此大的Lya流量所施加的辐射压力很可能阻止云团的坍缩；（2）当对WF耦合强度应用量子修正时，所需的Lya光度（甚至）要大几个数量级；（3）通过其他渠道（X射线加热、氢的碰撞激发）产生的相对较低的Lya光子通量阻止了Lya色温变为负值。