盘状星系中 Lyman-alpha 逃逸的物理机制

氢发射线可为本地与高红移宇宙中的恒星形成星系提供大量信息。我们利用 Arepo-RT 辐射流体动力学代码与 SMUGGLE 星系形成模型,对高分辨率孤立银河系模拟进行了详细的 Lyman 连续谱 (LyC)、Lyman-alpha (Ly$\alpha$) 与 Balmer 线 (H$\alpha$ 和 H$\beta$) 辐射转移研究。该真实框架包含恒星反馈、非平衡热化学以及星际介质 (ISM) 中的尘埃颗粒演化。我们用基于光致电离平衡的蒙特卡洛辐射转移扩展了我们的宇宙 Ly$\alpha$ 转移 (COLT) 代码,以实现自洽的端到端(非)共振线预测。准确的 LyC 再处理为复合发射要求对尘埃预吸收 (27.5%)、氦电离 (8.7%) 与各向异性逃逸分数 (7.9%) 进行建模,因为这些会减少可用于氢线发射的预算 (55.9%)。我们研究了多相含尘 ISM、盘几何、气体运动学以及恒星形成活动在支配发射与逃逸物理中的作用,聚焦于出射光子的时变性、气相结构以及空间、光谱与视角依赖性。孤立盘模拟非常适于与本地 H$\alpha$ 巡天进行全面观测比较,但需具备恰当的宇宙学环星系介质 (CGM) 环境以及更少的尘埃吸收与转动致宽,才能作为高红移 Ly$\alpha$ 发射星系的类似体。我们将该框架应用于包含辐射流体动力学、能分辨 <10 pc 多相 ISM 与 <1 kpc CGM 结构的下一代宇宙学星系形成模拟,将为当前与未来的 Ly$\alpha$ 观测提供关键见解与预测。