过去100亿年间的星系际介质 I：莱曼阿尔法吸收与物理条件
宇宙学与河外天体物理
2015-05-19 v2
摘要
星系际介质（IGM）是所有宇宙纪元中重子的主要储库。我们利用三种星系外流模型，通过48 Mpc/h、1.1亿粒子宇宙学流体动力学模拟，研究了IGM从红移z=2到0的演化。我们重点关注IGM物理性质的演化，以及这些性质如何通过可被HST/COS探测到的莱曼阿尔法吸收来示踪。我们的结果大致证实了经典图像：大多数莱曼阿尔法吸收体源于追踪丝状大尺度结构的高度电离气体。结构的增长导致气体从弥散的光电离IGM迁移到其他宇宙相，即恒星、星系晕内的冷热气体，以及非束缚且被激波加热的温热星系际介质（WHIM）。到今天，重子大致平均分布在束缚相（35%）、弥散IGM（41%）和WHIM（24%）中。这里我们（重新）将WHIM定义为密度低于晕内密度且温度>10^5 K的气体，以便使其更紧密地与“缺失重子”对应。当我们调整光电离背景以匹配观测到的莱曼阿尔法平均流量衰减的演化时，我们得到的谱线计数演化与现有数据大致吻合。对于我们偏好的动量驱动风模型，我们预测的柱密度分布斜率为-1.70，与近期观测一致，并且该斜率随红移增加而变浅。随着统计量的改善，强谱线的频率可以成为星系外流的有价值诊断工具，而我们偏好的风模型在所有模型中与现有数据匹配最佳。从z=2到0，柱密度与物理密度之间的关系相当紧密，对于弥散吸收体，其演化关系为ρ ∝ N_HI^0.74 10^(-0.37z)。谱线宽度仅松散地反映了吸收气体的温度，这将阻碍利用宽莱曼阿尔法吸收体来量化WHIM的尝试。[删节版]
引用
@article{arxiv.1005.2421,
title = {The intergalactic medium over the last 10 billion years I: Lyman alpha absorption and physical conditions},
author = {Romeel Davé and Benjamin D. Oppenheimer and Neal Katz and Juna A. Kollmeier and David H. Weinberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1005.2421},
year = {2015}
}
备注
22 pages, MNRAS, accepted