高红移星系周围散射莱曼阿尔法辐射的偏振

高红移宇宙包含明亮的莱曼阿尔法 (以下简称 Lya) 发射源，如星系和类星体。发射的 Lya 辐射常被周围的中性氢原子散射。我们表明，对于高红移星系各种可能的环境，散射的 Lya 辐射会获得高水平的偏振。例如，从被超风驱动外流包围的星系观测到的背散射 Lya 通量，其分数偏振度可高达约 40%。从中性坍缩原星系也可能观测到同等水平的偏振。弥漫星际介质中的共振散射通常导致较低的偏振幅度 (<7%)，这取决于电离背景的通量。光谱偏振测量可以区分 Lya 是在内落气体还是外流气体上发生的散射；对于外流，偏振度应随波长增加而增大，而对于内落则相反。我们的数值结果表明，利用现有仪器进行 Lya 偏振测量是可行的，并可为高红移星系周围中性氢的分布和运动学提供新的诊断手段。此外，偏振测量有助于抑制源自地球大气的红外谱线，从而提高地面观测对当前可用红移窗口之外的高红移 Lya 发射星系的灵敏度。