多相星际介质中的重子普查：仍有 30% 的重子可能缺失
摘要
对于低红移宇宙学和星系形成率而言，清点大爆炸中合成的所有重子十分重要。尽管星系和星系团包含 10% 的重子，但更多的重子存在于光致电离的 Lyman-alpha 森林以及 T = 10^5 至 10^7 K 的激波加热温热星际介质 (WHIM) 中。目前用于示踪 10^5 至 10^6 K WHIM 的方法包括 O VI 1032, 1038 吸收线，以及宽 Lyman-alpha 吸收体 (BLAs) 和来自 Ne VIII、O VII 和 O VIII 的 EUV/X 射线吸收线。我们利用密度-温度结构化介质中加热、冷却和金属输运的宇宙学模拟，通过对氧金属丰度 (Z/Zsun) 和 O VI 电离分数 (f_OVI) 的修正，改进了 O VI 重子巡天。在统计上，它们的乘积与柱密度相关，(Z/Zsun)(f_OVI) = (0.015)(N_OVI/10^{14} cm^-2)^0.70。N_OVI 加权平均值为 0.01，这使得先前对 WHIM 重子含量的估计翻倍。我们还重新分析了 Hubble Space Telescope 的 H I 数据，对吸收体密度、光致电离背景和固有长度 dl/dz 应用了红移修正。我们发现在光致电离 Lya 森林 (28 +/- 11%)、O VI/BLA 示踪的 WHIM (25 +/- 8%) 以及星系、星系群、星系团和星系周气体中的坍缩相 (18 +/- 4%) 中存在显著的重子比例。重子短缺量为 29 +/- 13%，这可能在更热 WHIM 的 X 射线吸收体或较弱的 Lya 和 O VI 吸收体中被探测到。要取得进一步进展，需要利用中等分辨率的紫外和 X 射线光谱仪，对柱密度为 N_HI > 10^{12.0} cm^-2、N_OVI > 10^{12.5} cm^-2 和 N_OVII > 10^{14.5} cm^-2 的弱吸收体进行更高精度的重子巡天。
引用
@article{arxiv.1112.2706,
title = {The Baryon Census in a Multiphase Intergalactic Medium: 30% of the Baryons May Still Be Missing},
author = {J. Michael Shull and Britton D. Smith and Charles W. Danforth},
journal= {arXiv preprint arXiv:1112.2706},
year = {2015}
}
备注
14 pages, 9 figures, revised submission to ApJ (new Fig 2, Appendices A,B)