红移z~4的气体消耗历史
宇宙学与河外天体物理
2014-11-20 v3 星系天体物理
摘要
利用红移z~4的恒星形成率和HI密度的观测，结合分子气体消耗率（MGDR）和z=0处H_2的局域密度测量，我们推导了红移z~4的恒星形成气体消耗历史。我们发现，H_2不被HI补充的封闭盒子模型需要rho(H_2)出现不可能的大幅增加，并且MGDR随回溯时间的变化与观测不一致。允许恒星形成中消耗的H_2被HI补充并不能缓解问题，因为观测表明从z=0到z=4，rho(HI)的演化非常小。我们表明，为了与观测约束一致，宇宙时间尺度上的恒星形成必须由星系际电离气体提供燃料，这些气体可能来自冷（但电离）流的吸积，或与暗物质晕吸积相关的电离气体。我们约束了星系际电离气体必须转化为HI并最终转化为H_2的速率。电离气体流入速率大致追踪SFRD：从z~1到z~4约为1-2 x 10^8 M_sun Gyr^-1 Mpc^-3，从z=1到z=0减少约一个数量级，具体细节很大程度上取决于MGDR(t)。所有考虑的模型都要求rho(H_2)的体积平均密度相对于当前测量值增加1.5-10倍，直至z~1.5。由于分子气体必须存在于星系中，这意味着高红移星系平均而言必须比当前时代富含更多分子，这与观测一致。这些完全源自观测的定量结果与宇宙学模拟吻合良好。
引用
@article{arxiv.0909.3840,
title = {The Gas Consumption History to z ~ 4},
author = {Amber Bauermeister and Leo Blitz and Chung-Pei Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:0909.3840},
year = {2014}
}
备注
11 pages, 6 figures. Accepted for publication in the Astrophysical Journal.