高红移阻尼莱曼-$\alpha$ 系统的自旋温度

N. Kanekar; J. X. Prochaska; A. Smette; S. L. Ellison; E. V. Ryan-Weber; E. Momjian; F. H. Briggs; W. M. Lane; J. N. Chengalur; T. Delafosse; J. Grave; D. Jacobsen; A. G. de Bruyn

doi:10.1093/mnras/stt2338

高红移阻尼莱曼-$\alpha$ 系统的自旋温度

宇宙学与河外天体物理 2015-06-18 v1

作者: N. Kanekar , J. X. Prochaska , A. Smette , S. L. Ellison , E. V. Ryan-Weber , E. Momjian , F. H. Briggs , W. M. Lane , J. N. Chengalur , T. Delafosse , J. Grave , D. Jacobsen , A. G. de Bruyn

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摘要

我们报告了一项旨在研究高红移阻尼莱曼- $\alpha$ 吸收体（DLAs）中中性气体温度的计划结果。该计划包括：(1) 对大型 DLA 样本进行 HI 21cm 吸收研究，(2) 利用 VLBI 研究测量低频类星体核占比，以及 (3) 通过光学/紫外光谱测定 DLA 金属丰度和速度宽度。结合文献数据，我们的样本包含 37 个具有自旋温度 $T_s$ 和覆盖因子估计值的 DLA。我们发现高红移 (z>2.4) 和低红移 (z<2.4) DLA 样本中的 $T_s$ 分布存在显著的 $4\sigma$ 差异。高红移样本包含更多具有高 $T_s$ 值（ $\gtrsim 1000$ K）的系统。DLA 与银河系中的 $T_s$ 分布也明显不同（约 $6\sigma$ ），DLA 中高 $T_s$ 视线方向多于银河系。我们样本中高红移 DLA 的高 $T_s$ 值源于冷中性介质占比较低。对于 29 个具有金属丰度 [Z/H] 估计值的 DLA，我们通过非参数 Kendall-tau 检验确认了 $T_s$ 与 [Z/H] 之间存在反相关关系，显著性水平为 $3.5\sigma$ 。该结果是在假设 DLA 覆盖因子等于核占比的前提下获得的。蒙特卡洛模拟表明，如果覆盖因子与核占比不相关，或者推断的覆盖因子存在随机误差，该结果的显著性仅略微降低。我们还发现了 DLA $T_s$ 值随红移演化的证据，即使在 z>1 的子样本中也是如此。由于 z>1 的 DLA 具有与背景类星体相当或更大的角直径距离，它们在覆盖类星体方面具有相似的效率。因此，高红移 DLA 的低覆盖因子无法解释观测到的自旋温度红移演化现象。（摘要已删节。）

关键词

阻尼莱曼-$\alpha$ 系统自旋温度中性气体高红移 HI 21cm 吸收金属丰度红移演化

引用

@article{arxiv.1312.3640,
  title  = {The spin temperature of high-redshift damped Lyman-$\alpha$ systems},
  author = {N. Kanekar and J. X. Prochaska and A. Smette and S. L. Ellison and E. V. Ryan-Weber and E. Momjian and F. H. Briggs and W. M. Lane and J. N. Chengalur and T. Delafosse and J. Grave and D. Jacobsen and A. G. de Bruyn},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1312.3640},
  year   = {2015}
}

备注

37 pages, 22 figures. Accepted for publication in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

高红移阻尼莱曼-$\alpha$ 系统的自旋温度

摘要

关键词

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