HeI 584 Å森林作为氦再电离的诊断工具
宇宙学与河外天体物理
2015-05-18 v2
摘要
我们讨论了利用HeI 584 Å森林探测和研究HeII再电离的潜力。来自星系际HeII区域的584 Å吸收预计是显著的，而来自HeIII区域低密度气体的吸收则无法探测到。与HeII Lyα吸收（近期许多研究的主题）不同，利用该跃迁研究HeII再电离的困难不在于饱和，而在于吸收较弱。该跃迁的冈恩-彼得森光学深度为τ ~ 0.1 x_{HeII} Δ^2 [(1+z)/5]^{9/2}，其中x_{HeII}是氦处于HeII态的比例，Δ是以宇宙平均值为单位的密度。此外，HeI 584 Å吸收受到较低红移的HI Lyα吸收的污染，其流量衰减幅度相当。我们估算了明确探测来自低密度气体（Δ ~ 1）的红移HeI吸收所需的条件，这种探测将表明HeII再电离正在发生。我们发现，这一目标可以通过光谱分辨率10^4和每个分辨率元信噪比约10来实现（利用同时期的HI Lyα吸收来遮蔽高密度区域并进行互相关）。这样的指标可能可以通过哈勃太空望远镜上的宇宙起源光谱仪在少数已知的z ~ 3.5类星体视线方向上达到。我们还讨论了如何利用HeI吸收来测量13.6 eV以上电离背景的硬度。
引用
@article{arxiv.1003.1744,
title = {The HeI 584 A Forest as a Diagnostic of Helium Reionization},
author = {Matthew McQuinn and Eric R. Switzer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1003.1744},
year = {2015}
}
备注
12 pages, 5 figures, updated to match published version