Searching for the Missing Baryons in the Warm-Hot Intergalactic Medium
在低红移（z<2）下，宇宙中几乎一半的重子都没有在星系和星系团等束缚结构中发现，因此最有可能存在于温暖的星系际介质（WHIM）中，正如模拟预测的那样。试图在宇宙学距离上探测WHIM细丝对明亮背景源的吸收，产生了有争议的结果，我在这里回顾。我认为，一个安全的检测吸收功能的WHIM是在极限的XMM牛顿的能力，但可行的。对整个WHIM的适当描述属于未来X射线任务的领域。
2007-11-30 astro-ph
Searching for cosmic missing baryons with DIOS -- Diffuse Intergalactic Oxygen Surveyor --
目前宇宙中大约有30%~ 50%的重子是以热/暖星系际介质（WHIM）的形式存在的，其X射线连续谱发射非常弱。为了对难以捉摸的宇宙失踪重子进行直接和均匀的调查，我们提出了一个专门的软X射线任务，{ \it DIOS}（弥散星系际氧探测器）。机载X射线光谱仪阵列（XSA）{ \it DIOS}具有前所未有的能量分辨率（$\sim 2$ eV），使我们能够通过O{ \sc vii}和O{ \sc viii}的发射线，识别位于$z<0.3$的具有气体温度$T=10^{6-7}$ K和过密度$δ=10-100$的WHIM。{ \it DIOS}有望在几年内发射，有望为宇宙失踪重子的探测和表征打开一个新的窗口，并为追踪宇宙的大尺度结构提供另一个重要的补充工具。
2004-02-17 astro-ph
Missing Baryons, from Clusters to Groups of Galaxies
从星系团到星系群，观测到团内等离子体在X射线中发射的强韧致辐射L_X随维里温度T的降低而急剧下降（即，在较浅的深度的引力井）后，陡峭的本地L_X-T的相关性，这意味着越来越稀缺的扩散重子相对于暗物质，在宇宙分数。我们如何解决广泛争论的问题，这些“失踪重子”的动力学（在低红移z）和辐射（在高z）的能量输入从中央活动星系核，其中独立的证据正在观察的热和/或动力学效应。根据这些输入，我们计算了L_X-T相关的形状和z-演化，与现有数据一致，并为未来的观测提供了预测模式。
2007-12-10 astro-ph
The Search for the Missing Baryons at Low Redshift
在低红移的情况下，只有大约十分之一的已知重子存在于星系或星系团和星系群中的热气中。模型认为这些“失踪的重子”是以气体形式存在于连接密度大得多的维里化集团和星系团的过密细丝中。大约30%是冷的（<1 E5 K），并在Ly α吸收研究中检测到，但预计大约一半位于1 E5 - 1 E7 K区域。通过OVI吸收研究在2- 5E 5 K范围内检测到气体（7%的重子），并可能在1 E5 K附近从宽Ly吸收（20%的重子）。OVII和OVIII K X射线吸收在零红移处检测到更热的气体（0.5- 2 E6 K），OVII线强度似乎与银河系软X射线背景相关，因此它可能是由星系晕气体产生的，而不是本星系群介质。没有引人注目的星系际热气体（0.5- 10 E6 K）的吸收或发射的检测，这些上限与理论模型一致。声称的X射线吸收线没有得到证实，而大多数声称的软发射可归因于背景减除和场平坦化的伪影。随着仪器灵敏度的适度提高，丢失的重子应该可以被探测到。
2007-06-12 astro-ph
Searching for the Missing Baryons in the Warm-hot Intergalactic Medium
讨论了低热红移星系际介质的物理性质和重子含量。宇宙学模拟预测，WHIM中含有大部分z=0的重子，它们以高度电离气体的形式存在，温度在10^5 K到10^7 K之间。利用空间望远镜成像光谱仪（STIS）和远紫外光谱探测器（FUSE）获得的高分辨率紫外光谱，我们通过寻找一些类星体和活动星系核（AGN）的OVI和热增宽Lyman α（BL）吸收，研究了低红移下的WHIM。我们的测量结果表明，Omega_b（OVI）~0.0027/h_75和Omega_b（BL）~0.0058/h_75的宇宙学质量密度。我们的结果表明，WHIM在低z包含更多的重子质量比恒星和气体的星系。
2004-12-06 astro-ph
Measured Cosmological Mass Density in the WHIM: the Solution to the 'Missing Baryons' Problem
本文综述了目前沿两颗耀变体Mrk 421（z=0.03）和1 ES 1028+511（z =0.361）的视线上z>0的高显著性的X射线探测到的温热星系际介质（WHIM）细丝。对于这些WHIM灯丝，我们得到电离校正，并在可能的情况下，金属丰度估计。这使我们能够获得O VII WHIM系统的数密度的精确估计，直到我们观测到的O VII柱密度灵敏度，最重要的是，在红移z<0.361时，测量WHIM中的宇宙学质量密度Omega_b^{WHIM}。这些估计与模型预测以及局部宇宙中失踪重子的估计总量吻合得很好，尽管由于系统数量仍然有限，误差很大。最后，我们讨论未来的观察策略和任务设计WHIM研究。
2005-01-07 astro-ph
Missing Baryons in the Warm-Hot Intergalactic Medium
我们简要地回顾了利用紫外吸收线在低红移类星体光谱中的物理条件，金属丰度和重子含量的低z IGM的研究，重点是失踪的重子问题。目前的结果的统计和重子含量的干预，低z的O VI和Lya吸收线系统的这两类吸收体和随之而来的重子双计数问题之间的重叠提出了一些意见。利用STIS的E140 M阶梯光栅模式对16个类星体的观测，发现了44个OVI吸收体和14个伴生的OVI系统[即z（abs）~ z（类星体）]。对于静止等效宽度> 30 mA，每单位红移的介入OVI吸收体的隐含数量为dN/dz（OVI）= 23+/-4。如果它们的典型金属丰度为1/10太阳能，并且O VI离子分数<0.2，则介于其间的O VI系统至少包含7%的重子。这一发现与宇宙学对大尺度结构生长的模拟预测相一致。最近，在低z类星体光谱中发现了一组非常宽的Lya谱线。如果这些Lya线主要是热加宽的，那么这些H I吸收体可能含有一部分重子。我们提出并讨论了一些宽的Lya吸收剂的例子。最后，我们简要总结了OVI吸收体与邻近星系/大尺度结构之间关系的一些发现。
2004-11-06 astro-ph
The Far Ultraviolet Spectroscopic picture of the Missing Baryons in the Local Group
在低红移宇宙（z < 1）中探测到的重子数远小于在高红移宇宙中观测到的重子数。根据对宇宙结构形成的流体动力学模拟，到目前为止，多达2/3的“失踪重子”可能由于其高温和低密度而无法识别。检测这种物质的少数方法之一是在背景光源的光上寻找其紫外吸收特征。在这里，我们表明，在活动星系核的紫外线调查中检测到的“高速”OVI吸收剂的平均速度向量的振幅显着降低，从本地标准的休息，银河系标准的休息和本地组帧。这些吸收体中至少有82%与我们银河系中的任何“高速”HI复合体（HV-HI）无关，因此强烈暗示是由于原始温热星系际介质（WHIM）弥漫在扩展的银河日冕或我们的本星系群中。我们估计，包含在这种介质中的重子总质量是大到~ 1 e12太阳质量，类似于本星系群的两个最大的维里化成分（仙女座星系和银河系）的组合质量，并要求动态稳定本星系群的质量的顺序。
2002-12-04 astro-ph
Missing baryons and the soft X-ray background
本文在ROSAT三个能带上研究了Lick计数星系和富星系团周围的X射线背景强度。发现星系团周围的X射线增强比标准星系团辐射和平均河外背景辐射具有明显的软谱。伴随星系的漫射软发射与Cen & Ostriker流体动力学模拟首先假设的热气体的热发射是一致的。我们的气体温度的估计-虽然受到很大的不确定性-平均超过几个百万秒差距尺度低于1千电子伏，这是大大低于温度的星系团内气体，但符合预测的温度为当地星系际介质。据指出，计划ROSITA任务将是必不可少的，我们的背景的扩散热成分的理解。
2002-09-13 astro-ph
Where are the ``Missing'' Galactic Baryons?
基于LCDM宇宙学中19个高分辨率的N体/气体动力学星系形成模拟结果表明，对于像银河系这样的星系，除了星系本身的重子质量外，大约70%的额外重子质量应该存在于星系周围（维里半径内），主要以热气体的形式存在。平均整个场星系的人口，这个“外部”的组成部分相当于人口本身的重子质量的64-85%。这些结果得到了最近从静止的大质量盘星系NGC 5746的晕中探测到的非常广泛的软X射线发射的支持。一些高温气体可能由于热不稳定性而凝结成主要由压力支撑的温暖云，类似于银河系高速云（HVC）。基于对一个类银河系星系（气体粒子质量和引力软化长度分别仅为7600 h^-1 Msun和83 h^-1 pc）的超高分辨率宇宙学试验模拟，我们认为，在晕中，热气相占主导地位，而暖气相占主导地位。最后，HVC的起源作为“剩菜”从星系，“冷”吸积事件，主要发生在星系的历史早期，提出。
2006-02-27 astro-ph
Geometrical Effects of Baryon Density Inhomogeneities on Primordial Nucleosynthesis
我们讨论了涨落几何对原初核合成的影响。第一次，我们考虑凝聚的圆柱和圆柱壳的波动几何形状，除了凝聚的球体和球壳。我们发现，一个圆柱壳的几何形状允许一个明显更高的重子贡献的封闭密度（$Ω_b h_{50}^2 \la 0.2$）比允许在球形非均匀或标准均匀大爆炸模型。这一结果，这是相反的一些其他最近的研究，是由于几何和最近修订的估计的不确定性，在观测推断的原始轻元素丰度。我们还发现，在圆柱壳几何的非均匀原始核合成可以导致显着的Be和B生产。特别是，原始铍丰度可能高达[Be] = 12 + log（Be/H）$\approx -3$，同时仍满足所有轻元素丰度限制。
1996-09-19 astro-ph
Missing baryons, bulk flows and the E-mode polarization of the Cosmic Microwave Background
如果星系群和星系团的特殊运动确实类似于周围重子的运动，那么这些大质量晕的动力学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）模式应该与周围所有电子的kSZ模式密切相关。同样地，它也应该与再电离后通过汤姆逊散射产生的CMB E模式偏振场相关。我们探讨了交叉相关的kSZ产生的组和集群的所有天空E-模式偏振的背景下，即将到来的CMB实验，如普朗克，ACT，SPT或APEX。我们发现，这种互相关是有效的探测红移低于$z=3-4$（其中大多数重子不能看到），它出现在非常大的尺度（$l<10$）。这种互相关可以测量的意义取决于与测量kSZ的晕的数量相关的泊松不确定性以及kSZ估计本身的准确性。假设普朗克能提供一个在$l<20$上的宇宙方差限制的E模偏振图，并且能为所有质量大于$10^{14} M_{\odot}$的星团收集S/N $\sim 1$ kSZ估计，那么这种互相关应该在2- 3 $σ$水平上测量。此外，如果全天空ACT或SPT型CMB实验对所有高于$10^{13} M_{\odot}$的晕提供类似的kSZ测量，则互相关总信噪比（S/N）应在4- 5的水平。这种互相关的检测将提供直接和明确的证据，整体流和失踪的重子同时。
2008-05-23 astro-ph
On the pair-electromagnetic pulse from an electromagnetic Black Hole surrounded by a Baryonic Remnant
本文分析了在电磁结构黑洞的二重层之外的选定距离上，膨胀的成对电磁脉冲（PEM脉冲）与环绕该黑洞的重子物质壳层的相互作用。在Reissner-Nordstrom几何的特殊情况下，这里考虑的dyadosphere，在该区域中存在一个超临界场的电子-正电子对的创建。PEM脉冲与重子物质的相互作用是使用一个简化的模型，在实验室框架（恒定厚度近似）中的恒定厚度的板，以及执行的广义相对论流体动力学方程的整合。验证的恒定厚度近似，已经提出了在以前的文件Ruffini等人。（1999）对于真空中的质子交换膜脉冲，在这里推广到重子物质的存在。结果表明，对于质能小于并元球总能量1%的重子壳层，等厚度近似与完全广义相对论计算非常吻合。当重子壳层质量较大时，这种近似就失效了，然而对于观测到的伽马射线暴（GRB）来说，这种情况就不那么令人感兴趣了。本文在PEM脉冲平板模型的数值计算基础上，描述了PEM脉冲与重子壳层碰撞的相对论演化特性，给出了在一定EMBH质量下，相应的伽玛暴的期望发射能量和观测温度的详细情况，并讨论了脉冲与重子壳层碰撞的相对论演化过程。10^3太阳质量，重子质能在10^{-8}到10^{-2}范围内，则是二重层的总能量。
2000-04-18 astro-ph
Simulations of galactic disks including a dark baryonic component
$Λ$ CDM数值模拟预测，“失踪重子”驻留在过密宇宙细丝中的温热气相中。然而，现在有几个理论和观测论据支持这样一个事实，即星系盘可能比通常认为的更大，包含了相当一部分“失踪的重子”。此后，我们提出了新的N体模拟星系盘，其中的气体含量已乘以5倍。盘的稳定性是通过假设ISM是由两个部分耦合的阶段，一个温暖的阶段，对应于所观察到的CO和HI气体和一个冷的碰撞相对应于看不见的重子。
2008-01-08 astro-ph
Baryon loading and the Weibel instability in gamma-ray bursts
本文分析了两个具有零净电荷的反向电子-正电子-离子非磁化等离子体壳层在由于韦伯不稳定性引起的伽玛暴内激波中产生磁场的背景下的动力学。考虑了等离子体粒子的大的热运动、等离子体组分的任意混合以及空间电荷效应的影响。我们发现，虽然热效应减缓不稳定性，重子加载导致一个不可忽略的增长率，即使在大的温度和不同的壳速度，从而保证鲁棒性和发生的韦伯不稳定性的广泛的情况。
2006-08-24 astro-ph
Shell States of Neutron Rich Matter
在相对论平均场模型下研究了丰核物质和丰中子物质的物态方程。新的壳层状态被发现，最小化每重子的自由能，在一个显着的范围内的重子密度，计算在球形Wigner-Seitz（WS）近似。这些具有内表面和外表面的壳层状态以较大的表面能为代价使大质子数构型的库仑能最小化。这与超重核中心密度可能降低有关。随着重子密度的增加，我们发现系统从正常核到壳层态，再到均匀物质。
2008-06-12 astro-ph nucl-th
Simulation of Soft X-ray Emission Lines from the Missing Baryons
在冷暗物质宇宙的流体动力学模拟中，我们研究了来自温热星系际介质（WHIM）的软X射线发射（0.1 - 1 keV）。我们的主要目标是研究如何结合成像和光谱学来探索这种发射，并激励未来的X射线任务。我们首先提出了高分辨率图像的X射线发射在几个能量带，其中来自不同的离子种类的发射占主导地位。我们选取了三个不同的区域来研究来自温暖炽热IGM的X射线的高分辨率光谱：（a）星系群;（b）灯丝和（c）欠亮区域。通过考虑活动星系核的背景X射线辐射和银河系的前景辐射，我们计算了选定区域的复合X射线谱。我们简要地调查角集群的软X射线发射，发现一个强信号。最有趣的是，高光谱分辨率和角度信息的结合使我们能够在3维中映射WHIM的发射。我们交叉相关的星系在模拟中的位置与此红移图的发射和检测存在的六种不同的离子物种（Ne IX，Fe XVII，O VII，O VIII，N VII，C VI）的大尺度结构跟踪的星系。最后，我们将展示如何用未来的X射线卫星探测和研究这种发射，特别注意拟议的任务，失踪重子探测器，或MBE。我们提出了模拟观测的WHIM气体分子束外延。
2005-02-15 astro-ph
The mass missing problem in clusters: dark matter or modified dynamics?
被广泛接受的暗物质假说为缺少质量的问题（星系、星系团、结构形成中的引力坍缩.）提供了一个诱人的解决方案。然而，暗物质本身的物理性质仍然是未知的。另一种说法是，暗物质的明显动力学证据是由于牛顿引力定律的修正。在这里，我们重温修正牛顿动力学（MOND）理论在星系团的规模。利用流体动力学模拟，我们导出量，如ICM的密度和温度。我们将这些MOND模拟预测与观测到的高质量X射线密度和温度分布进行了比较，其维里半径为~0.5。如果密度分布似乎符合可接受的一致性，则模拟温度显示出随半径的恒定增加，而观察到的分布显示出平坦至温和降低的形状，低至约0.5 Rvirial。我们还计算了用XMM-牛顿观测到的8个X射线团簇的动力学MOND质量。如果MOND质量有助于将与重子质量的差异降低约20%，那么星系团中仍有约80%的质量无法被重子所解释。为了解决这个问题并使MOND与星系团观测相一致，我们研究了添加暗重子分量的可能性。我们假设一个大质量中微子的组成部分，以填补所观察到的MOND动力学质量和重子质量之间的剩余差异。这使我们得出了中微子质量的一个绑定的观测下限，mnu> 1.06 eV。
2006-07-07 astro-ph
A "Missing" Supernova Remnant revealed by the 21-cm Line of Atomic Hydrogen
虽然银河系中预计存在20- 30，000个超新星遗迹（SNRs），但目前已知的只有230个。这意味着大多数SNR是“缺失”的。最近，我们提出，在银河系平面的氢原子（{ \sc Hi}）的大规模21厘米线测量中看到的小（$\simlt 1^\circ$）、微弱、高速的特征可能是这种{ \it缺失}的旧SNR的例子。在这里，我们报告的一个这样的候选人，FVW 190.2+1.1，这是一个快速膨胀（$\sim 80$ \kms）壳的高分辨率\schi观测。这个壳层的参数似乎只与FVW 190.2+1.1相一致，FVW 190.2+1.1是$\sim 3\times 10^5$几年前发生在银河系最外层边缘的SN爆炸的残留物。在任何其他波段都看不到该壳层，这表明它代表了最古老的SNR类型，除了通过其\schi线发射之外，基本上是不可见的。FVW 190.2+1.1是最近在银河系平面上发现的一百个“禁止速度翼”（FVW）之一，我们的发现表明其中许多可能是最古老的SNR。我们讨论了FVWs和快速移动的原子云在银河系之间的可能联系。
2006-04-09 astro-ph
Hot Baryons in Supercluster Filaments
局域宇宙中的大多数重子都是“失踪”的，因为它们不在星系中，也不在先前探测到的气相中。这些缺失的重子被预测处于一个中等温度的阶段，温度在10^5-10^7 K之间，主要以巨大的宇宙细丝的形式连接着密度更大的维里化星系团和星系群。模型表明，最高的覆盖率，这样的细丝发生在超星系团。为了确定是否存在这样的细丝，我们已经开始了一个项目，以寻找紫外线吸收对活动星系核投影背后可能的超星系团细丝。使用来自HST和FUSE档案的数据以及新的观测结果，我们在8个样本中的7个超星系团视线中检测到了约1300 km/s的紫外线吸收。偶然产生这种探测的可能性小于10^-4。
2004-07-22 astro-ph
Missing Mass in Collisional Debris from Galaxies
大质量星系的碰撞残骸中可以形成有小块的矮星系。理论模型预测，与经典星系相反，它们应该没有非重子暗物质。分析所观察到的气体运动学的帮助下，这样的回收星系的数值模型，我们证明，它们确实包含一个巨大的黑暗成分约两倍的可见物质。在标准的宇宙学框架内，这一结果很可能表明存在大量看不见的、可能是冷的分子气体。这种额外的质量应该存在于它们的祖先螺旋星系的盘中，占所谓失踪重子的重要部分。
2007-05-09 astro-ph
Big Bang Nucleosynthesis and the Missing Hydrogen Mass in the Universe
有人提出，当大爆炸核合成时代结束时，几乎所有75%的重子物质都以氢的形式存在，并继续以质子和电子的形式存在。它们以星系间氢等离子体的形式存在于今天的重子暗物质中。为了验证我们的假设，我们研究了自由电子的汤姆逊散射对Ia型超新星变暗的影响。我们计算的定量结果表明，这些超新星的暗化，比预期的更暗，因此比哈勃膨胀预测的更远，是汤姆逊散射的结果，没有宇宙加速。
2004-04-27 astro-ph
The thermal Sunyaev-Zel'dovich Signature of Baryons in the Local Universe
利用宇宙流体动力学模拟，我们研究了热苏尼亚耶夫-泽尔多维奇（tSZ）效应检测局部宇宙中缺失重子的前景。我们发现，至少80%的tSZ发光度是在塌陷结构中产生的，并且$\sim$ 70%的剩余漫射tSZ发光度（即，$\sim 15$ %）来自于$δ_{gas}>$ 10的过密区域，如细丝和超团簇。气体存在于稍过密和欠密的区域，与$δ_{gas} < 10$，尽管弥补了50%的总重子预算，留下非常少的tSZ签名：它产生的只有$\sim$ 5%的总tSZ光度。因此，未来的宇宙微波背景（CMB）观测最多只能对一半缺失的重子敏感，改善目前的观测状况，但仍有一半未被观测到。由于大部分的tSZ产生的晕，我们发现气体压力和星系数密度之间的紧密相关性。这使我们能够预测CMB康普顿化从现有的星系调查和预测的tSZ效应从本地结构探测的两微米全天巡天（2 MASS）星系目录。
2006-06-07 astro-ph
Multi-Phase Galaxy Formation: High Velocity Clouds and the Missing Baryon Problem
冷暗物质晕中冷却的标准处理方法假设"冷却半径“内的所有气体都冷却并整体收缩，以促进星系形成。在这里，我们考虑到的期望，热气体在星系晕是热不稳定的，在冷却过程中容易碎裂，并表明其影响比以前预期的更深远：允许多相冷却从根本上改变了预期的气体在晕和自然解释明亮的结束截止星系光度函数。我们认为，冷却应该通过形成高密度，10^4 K的云，压力限制在热气体背景。背景介质具有低密度，并且可以作为稳定的电晕而存在，具有长的冷却时间。由于冷却密度的增加，剩余热核中所含的重子比例随着晕质量的增加而增加，这导致了静止的未合并星系的质量上限为~10^11 M太阳。在这种情况下，星系形成是由压力支持的云的下落推动的。对于银河系大小的系统来说，在最后几个回旋中形成或合并的质量约为5 × 10^6兆太阳的云应该仍然作为晕中的残余群体存在，云的总质量约为2 × 10^10兆太阳。银河系的质量在这个模型中得到了自然的解释，并且比没有反馈的标准处理方法小了两倍。我们预计星系晕中的云的大小约为1千秒差距，从星系中心延伸约150千秒差距。预测的云的属性很好地匹配所观察到的径向速度，角大小，柱密度，和我们的银河系周围的高速云的速度宽度。这些云也解释了z<1时的高离子吸收系统。
2004-10-20 astro-ph
Missing Thermal Energy of the Intracluster Medium
Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应是一种直接探测宇宙热能含量的方法，它是在宇宙微波背景（CMB）的天空中，通过团内介质（ICM）中的热电子对CMB光子的散射而产生的。通过对193个X射线温度大于3 keV的大质量星系团样本的研究，我们在威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）3年数据的CMB图中发现了9 σ SZ信号。对于第一次，我们在ICM的郊区的压力分布模型无关的测量，并表明，它密切遵循的X射线观测和数值模拟得到的配置文件。我们发现，如果所有的星系团重子都处于热ICM相，我们对SZ效应的测量只能解释星系团热能的一半。我们的测量表明，一个显着的分数（35 +/-8%）的重子质量是从热ICM失踪，因此必须冷却形成星系，星团内的恒星，或一个未知的冷相的ICM。在星系团或团内空间中似乎没有足够的恒星或冷气体形式的质量，这表明需要一个未知的重子成分（在3-sigma水平），或在ICM中的其他新的天体物理过程。
2007-03-23 astro-ph
