宇宙紫外重子巡天(CUBS) IV：由部分 Lyman 极限系统揭示的复杂多相环星系介质

我们呈现了在宇宙紫外重子巡天(CUBS)中于 $z=0.5$ 发现的两个中性氢柱密度 $N_\mathrm{H\,I}\approx(1-3)\times10^{16}\,\mathrm{cm}^{-2}$ 的部分 Lyman 极限系统(pLLSs)的详细研究。来自哈勃空间望远镜宇宙起源光谱仪的远紫外光谱与来自麦哲伦望远镜 MIKE 的光学阶梯光栅光谱，使得基于跨越五个不同电离阶段的原子种的已分辨运动学与丰度比，对弥漫环星系气体进行全面电离分析成为可能。这些数据提供了运动学对齐多相气体的明确证据，该气体伪装为单结构，且只有通过对全部观测离子种的同步考量才能被分辨。两个系统均被分解为多个组分，推断的 $\alpha$ 元素丰度从 \[\alpha/\text{H}\]\approx\!{-0.8} 变化到近太阳，密度跨越超过两个数量级从 $\log n_\mathrm{H}\mathrm{cm}^{-3}\approx\!-2.2$ 到 $<-4.3$。来自 CUBS 计划使用 VLT/MUSE、Magellan/LDSS3-C 与 Magellan/IMACS 获取的可用深星系巡天数据揭示，$z=0.47$ 系统位于距恒星质量 $M_\star\approx2\times10^{10}M_\odot$、具有显著 Balmer 吸收的形成恒星星系 55 kpc 处，而 $z=0.54$ 系统居于 750 kpc 投影距离内 11 个星系的过密环境中，其中最质量为 $M_\star\approx2\times10^{11}M_\odot$ 位于 375 kpc 的亮红星系。对这两个 pLLSs 的研究增添了一幅正在浮现的图景：在多样星系环境中于小空间尺度上化学丰度与密度变化的复杂多相环星系气体。观测揭示的金属增丰与密度的非均匀性质必须在弥漫晕气体的理论模型中予以考虑。