21厘米谱线吸收所揭示的最早星系
宇宙学与河外天体物理
2011-03-01 v1
摘要
我们研究了再电离早期阶段非线性结构（即无星微暗晕和矮星系）产生的21厘米吸收线。在对其性质进行详细建模，并特别关注耦合物理之后，我们确定了它们的21厘米吸收线轮廓。微暗晕/矮星系周围的下落气体速度强烈影响谱线形状，并且由于系统维里半径外的自旋温度较低，产生了角状谱线轮廓。对于穿过其HII区域的视线，矮星系的光学深度会降低；特别是，由具有较高恒星质量和/或顶重初始质量函数的矮星系产生的大HII区域会导致光学深度谷值，而非吸收线。我们计算了高红移类星体和伽马射线暴（GRB）射电余辉的21厘米森林合成光谱。即使使用计划中的SKA，大多数（如果不是全部）GRB的射电余辉仍然太暗，无法作为高分辨率（1 kHz）观测的背景源，但朝着高红移类星体的吸收线很容易被探测到。如果没有X射线背景或X射线背景极弱，针对GRB余辉的宽带观测也可用于揭示来自微暗晕和矮星系的演化中的21厘米信号；但如果存在早期X射线背景，则变得困难。因此，21厘米吸收可以成为探测X射线背景存在/强度以及早期宇宙热历史的有力探针。
引用
@article{arxiv.1009.1149,
title = {The earliest galaxies seen in 21 cm line absorption},
author = {Yidong Xu and Andrea Ferrara and Xuelei Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1009.1149},
year = {2011}
}
备注
18 pages, 17 figures. Accepted for publication in MNRAS