局域恒星辐射对 HI 柱密度分布的影响
宇宙学与河外天体物理
2013-08-27 v2
摘要
通常假设，局域电离辐射源对再电离后宇宙中的 HI 分布影响甚微。虽然这对于 IGM 是一个很好的假设，但解析论证表明，对于高柱密度吸收体（N_HI > 10^17 /cm^2），局域源通常可能比背景辐射更为重要。我们使用精确的辐射传输对宇宙学模拟进行后处理，以研究局域恒星源对 HI 分布的影响。我们证明，当前宇宙学模拟中典型的有限数值分辨率和简化的 ISM 处理带来了显著挑战，但通过采取两个步骤，许多问题可以被克服。首先，使用 ISM 粒子而非恒星粒子作为源，可以更好地对源分布进行采样。其次，通过重新标定源光度，使得逃逸到 IGM 中的辐射量与产生观测背景所需的量一致，许多结果变得对紧邻源区逃逸辐射比例的预测误差不敏感。通过采用这一策略并改变关于未解析 ISM 结构的假设，我们得出结论：对于柱密度 N_HI << 10^21 /cm^2，我们可以稳健地估计局域源的影响。然而，无论是电离辐射的逃逸比例，还是局域源对 N_HI >~ 10^21 系统丰度的影响，都无法被可靠地预测。我们发现，对于 N_HI << 10^17，局域恒星辐射不重要，但它可以影响莱曼极限系统和 DLA 系统。对于 10^18 < N_HI < 10^21，局域源的影响随红移增加。在 z = 5 时，N_HI >> 10^17 的吸收体丰度显著降低，但在 z = 0 时，这种降低仅在 N_HI >~ 10^21 /cm^2 时才变得显著。
引用
@article{arxiv.1301.1978,
title = {The impact of local stellar radiation on the HI column density distribution},
author = {Alireza Rahmati and Joop Schaye and Andreas H. Pawlik and Milan Raičević},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.1978},
year = {2013}
}
备注
19 pages, 12 figures; Accepted for publication in MNRAS