Detection of warm and diffuse baryons in large scale structure from the cross-correlation of gravitational lensing and the thermal Sunyaev-Zeldovich effect
我们报告的第一个检测引力透镜之间的相关性的大尺度结构和热Sunyaev-Zeldovich(tSZ)的效果。使用加拿大法国夏威夷望远镜透镜巡天(CFHTLenS)的质量图和普朗克新构建的tSZ图,我们测量了两张图之间的非零相关性,在天空中的角度分离为1度,总体意义为6 σ。的tSZ地图形成的方式,消除初级宇宙微波背景波动和最大限度地减少残留污染的银河系和河外尘埃排放,CO线排放。我们进行了大量测试,以证明我们的测量对这些残留污染物具有免疫力。由此得到的关联函数与用偏置b_气体示踪大尺度结构的暖重子气体的存在是一致的。考虑到透镜核的形状,我们的信号灵敏度在红移z~0.4处达到峰值,其中天空上半度的分离对应于~10 Mpc的物理尺度。信号的振幅限制了红移为零时的乘积(b_gas/1)(T_e / 0.1 keV)(n_e / 1 m^-3)=2.01 \pm 0.31 \pm 0.21。我们的研究表明,宇宙中“失踪”的重子中有很大一部分可能存在于低密度的温暖等离子体中,这些等离子体可以追踪到暗物质。
2014-01-20 astro-ph.CO
The Baryonic Halos of Elliptical Galaxies: Radial Distribution of Globular Clusters and Diffuse Hot Gas
对于一个样本的9个充分研究的巨型椭圆星系,我们比较了投影径向分布的红色和蓝色的球状星团(GC)的子人口与他们的宿主星系恒星和X射线表面亮度配置文件。我们支持以前的研究结果,红色(富含金属)GC的表面密度分布如下的宿主星系星光。我们发现蓝色GC表面密度的外斜率和星系X射线发射之间有很好的一致性。投影径向轮廓的这种重合可能是由于蓝色GC和X射线发射热气体在平衡时共享相同的引力势。当去投影时,X射线发射热气体具有径向密度依赖性,其是GC密度的平方根。我们进一步表明,每单位质量的蓝色GC的能量大约是一半的热气体。
2012-05-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
Diffuse baryonic matter beyond 2020
充满宇宙中最大的过密结构-星系团和连接它们的巨大细丝网-的热扩散气体为我们提供了通过X射线波段观测解决广泛的基本天体物理学和宇宙学问题的工具。星系团是灵敏的宇宙学探测器。为了在接下来的几十年里充分利用它们在精确宇宙学方面的潜力,我们必须精确地理解它们的物理学--从它们的冷却核心被中央超大质量黑洞产生的喷流搅动(本身由团内气体流入提供),到它们的外围,在那里星系际介质(IGM)的流入驱动冲击并加速宇宙射线。在星系团的范围之外,是几乎未被探索的温暖的IGM,据信包含了当今宇宙中的大部分重子物质。作为所有从星系中喷射出来的物质的储存库,它携带着宇宙中能量和金属生产历史的独特信息。目前计划中的主要天文台,如Astro-H和IXO,将深入这些领域,但要看到图片中最有趣的部分,需要一个几乎科幻级的设施,有效面积为数十平方米,亚角秒角分辨率,匹配的成像热量计和超高色散摄谱仪,如X一代。
2009-02-21 astro-ph.CO astro-ph.IM
Diffuse Light in Galaxy Clusters
现在已经在附近和中等红移的星系团中观测到了弥散的团内光(ICL)。在室女座星团和后发座星团中探测到了单个的星团内恒星,并获得了第一个色星等图和速度测量值。最近的研究表明,ICL占星团中恒星质量的10%,甚至可能高达30%,但在一些密集和丰富的星团如后发座的核心,局部ICL分数可高达40%-50%。从ICL中我们能学到什么关于星系团的形成和星系团的演化?ICL是如何以及何时形成的?它与中央最亮的星系团有什么联系?宇宙学N体和流体动力学模拟开始对ICL的运动学和起源做出预测。ICL追踪了稠密环境中重子结构的演化,因此可以用来限制宇宙学模拟中最不确定的一些方面,例如恒星形成的建模和星系中重子成分的质量分布。
2010-01-20 astro-ph.CO
Locating the missing baryons in the warm-hot intergalactic medium with fast radio bursts and the Sunyaev-Zel'dovich effect
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University(南京大学天文与空间科学学院);Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics (Nanjing University), Ministry of Education(教育部现代天文与天体物理重点实验室(南京大学));Department of Astronomy, School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学物理科学学院天文学系);Center for Cosmology and Computational Astrophysics, Zhejiang University(浙江大学宇宙学与计算天体物理中心)
该研究通过CHIME/FRB目录的FRB色散量与普朗克卫星的tSZ图交叉相关检测,定位到宇宙网中温热星系际介质的缺失重子,测得其重子分数为0.48,填补了本地宇宙重子预算缺口。
2026-08-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Variation of the baryon-to-photon ratio due to decay of dark matter particles
研究了不同宇宙学时期暗物质粒子衰变对重子光子比的影响。我们考虑了暗物质粒子的不同参数值,如质量,寿命,暗物质粒子的相对分数。结果表明,对于质量为10 GeV $÷$ 1 TeV的粒子,暗物质密度$Ω_{\rm CDM}=0.26$的现代值足以导致重子光子比的变化达到$Δη/ η\sim 0.01 ÷1$.然而,这种过程也可能伴随着过量伽马射线通量的出现。利用弥散γ射线背景的观测数据对暗物质衰变模型和重子光子比$Δη/η\lesssim10^{-5}$的最大可能变化进行了约束。在未来的宇宙学实验中探测到这种重子密度的变化,可以作为研究暗物质粒子性质的有力手段。
2015-07-02 astro-ph.CO
Absorption signatures of warm-hot gas at low redshift: NeVIII
在z<1时,大部分重子被认为存在于被冲击加热到高温(log T=5-6)的扩散气体中。类星体光谱中NeVIII的770.41,780.32双重态的吸收代表了研究这种难以捉摸的温热相的独特工具。我们已经开发了一个分析模型的NeVIII吸收剂,允许一个不均匀的金属分布的属性。我们的模型与OWLS项目的模拟预测一致,表明吸收气体中的平均视线金属填充分数较低(c_L~0.1)。在我们的模型中,大部分NeVIII都是在低密度的碰撞电离气体中产生的(log n=-6 ~-4 cm^-3,log T=5-6)。发现强NeVIII吸收剂(log N(NeVIII)>14),就像HST/COS最近检测到的吸收剂一样,出现在较高密度的气体中(log n>-4,log T=5.75)。NeVIII星云只容纳了宇宙重子预算的1%。周围气体的重子含量(与NeVIII云团的密度和温度相似)高出1/c_L。我们的结论是,NeVIII吸收体是冲击加热扩散气体的强大探针,但需要信噪比S/N>100的光谱才能检测到温热气体中的重子。
2013-10-07 astro-ph.CO
Properties of clumps and filaments around galaxy clusters
我们报告的可能性,研究宇宙弥漫重子的特性,通过研究自引力团和细丝连接到星系团。虽然用X射线观测来检测暗丝具有挑战性,但更高密度的团块使它们变得可见,并且是一种可行的示踪剂,可以研究沿着宇宙网暗丝吸积到星系团上的重子的热力学性质。我们开发了新的算法来识别这些结构,并将其应用于一组高分辨率的星系团的非辐射宇宙学模拟。我们发现,在这些模拟集群中,团块的密度和温度是独立的集群的质量,他们居住。我们检测到的灯丝温度和主机集群质量之间的正相关关系。团簇和细丝的密度和温度也倾向于相关。温度和密度都随着向外移动而降低。我们观察到,如果靠近星系团中心,星系团会更热,质量更大,亮度更高。特别是在最外层的星系团区域(~3 * R500,c或更高),X射线观测可能已经有可能根据星系团的分布来定位宇宙细丝,并允许人们在扩散重子被星系团内介质处理之前研究它们的热力学。
2021-09-08 astro-ph.CO
No need for dark matter: resolved kinematics of the ultra-diffuse galaxy AGC 114905
我们提出了新的HI干涉观测的气体丰富的超扩散星系AGC 114905,以前的工作,基于低分辨率的数据,确定为一个异常值的重子塔利-费舍尔关系。新的观测,在空间分辨率比以前高$\sim 2.5$倍,揭示了一个规则的HI盘旋转约23公里/秒。我们的运动学参数,恢复与一个强大的三维运动学建模拟合技术,表明达到旋转曲线的平坦部分。有趣的是,转动曲线几乎完全可以用重子质量分布来解释。我们表明,一个标准的冷暗物质晕,遵循浓度晕质量关系未能再现旋转曲线的幅度由一个大的利润率。只有浓度极低(可以说是不可行的)的晕才与数据一致。我们还发现,AGC 114905的旋转曲线严重偏离修正牛顿动力学的预测。星系的倾角是独立于我们的模型测量的,仍然是我们分析中最大的不确定性,但相关的误差还不足以使星系与冷暗物质或修正牛顿动力学的预期相一致。
2022-02-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the Cosmic Baryon Distribution with Fast Radio Burst Foreground Mapping
快速射电暴(FRB)的色散测度(DM)对沿视线方向的积分电子密度进行了编码,在河外FRB的情况下,积分电子密度主要由星系际介质(IGM)的贡献决定。在本文中,我们表明,将宽视场光谱星系调查数据的前景本地化FRB可以显着提高扩散宇宙重子的分区的约束。使用模拟DM和现实的光锥星系目录来自千年的模拟,我们定义的光谱调查,可以进行4米和8米级宽视场光谱设施。在这些模拟调查,我们进行贝叶斯密度重建,以估计前景物质密度场。在与“真正的”物质密度场相比,我们表明,这些可以帮助减少不确定性的前景结构相比,宇宙方差的$\sim 2-3\times$。我们计算了Fisher矩阵,预测$N=30\: (96)$定域FRB应该能够将弥散宇宙重子分数限制在$\sim 10\%\: (\sim 5\%) $之内,并将控制星系环星系晕的大小和重子分数的参数限制在$\sim 20-25\%\: (\sim 8-12\%)$之内.从Fisher分析,我们表明,前景数据增加了本地化FRB对我们感兴趣的参数的灵敏度由$\sim 25\times$。我们简要介绍FLIMFLAM,一个正在进行的星系红移调查,旨在获得前景数据的$\sim 30$本地FRB领域。
2022-01-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
The intergalactic medium over the last 10 billion years I: Lyman alpha absorption and physical conditions
星系际介质(IGM)是所有宇宙时期重子的主要储存库。我们调查的IGM从z=2-0在48 Mpc/h,1.1亿粒子宇宙流体动力学模拟银河系外流使用三个处方的演变。我们专注于IGM的物理性质的演变,以及如何跟踪这些属性的Ly-alpha吸收使用HST/COS检测。我们的研究结果广泛地证实了经典的图片,大多数Ly-alpha吸收剂产生于高度电离的气体示踪的非线性大尺度结构。结构的增长导致气体从弥漫的光电离IGM进入其他宇宙阶段,即恒星,星系晕内的冷和热气体,以及未结合和冲击加热的温热星系际介质(WHIM)。到目前为止,重子在束缚相(35%)、扩散IGM(41%)和WHIM(24%)之间大致相等。在这里,我们(重新)定义WHIM为超密度低于晕且温度>10^5 K的气体,以便更紧密地将其与“缺失重子”对齐。当我们调整我们的光致电离背景,以配合所观察到的演变的Ly-alpha平均通量递减,我们得到的线数的演变,广泛同意与现有的数据。我们预测我们所青睐的动量驱动风模型的柱密度分布斜率为-1.70,与最近的观测结果一致,并且随着红移而变浅。通过改进统计数据,强线的频率可以成为流出的有价值的诊断,我们青睐的风模型与现有数据最匹配。在z=2-0范围内,柱密度和物理密度之间的关系相当紧密,对于扩散吸收体,其关系为ρ N_HI ^0.74 10^(-0.37z)。线宽仅粗略地反映吸收气体的温度,这将妨碍使…
2010-07-01 astro-ph.CO
Is diffuse intracluster light a good tracer of the galaxy cluster matter distribution?
我们利用暗能量巡天(DES)第一年数据中发现的528个$0.2\leq z \leq 0.35$星系团的样本,探讨了团内漫射光(包括中央星系)和星系团(重子和暗)物质分布之间的关系。漫射光的表面亮度在较大的半径上表现出对团簇总质量的依赖性,并且在按团簇半径缩放后表现出具有普遍径向依赖性的自相似性。我们还比较了通过弱透镜测量的集群(重子和暗)物质分布的漫射光径向配置文件,并发现它们是可比的。IllustrisTNG星系形成模拟,TNG 300,提供了进一步的洞察扩散恒星质量和集群物质分布之间的联系-扩散恒星成分的模拟径向轮廓没有与总集群物质含量类似的斜率,虽然集群卫星星系的斜率。无论径向趋势如何,扩散恒星质量的数量与模拟中的星系团总质量具有低散射标度关系,优于星系团卫星星系的总恒星质量。我们的结论是,目前还没有一致的证据,是否漫射光是一个忠实的径向示踪剂的集群物质分布。然而,观测和模拟结果都表明,漫射光是星团总质量的一个很好的指标。
2021-01-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
X-Ray-Cosmic-Shear Cross-Correlations: First Detection and Constraints on Baryonic Effects
利用暗能量巡天和ROSAT数据,首次高显著性探测到宇宙剪切与X射线背景的互相关,并约束了重子反馈质量和气体多方指数,为改进宇宙学约束迈出第一步。
2024-07-18 astro-ph.CO
Proposal to construct the dark-matter-only counterpart of the observed universe combining weak lensing and baryon censuses
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学汤忠道研究院);School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学物理与天文学院)
该研究提出通用映射关系,结合弱引力透镜与重子计数,构建观测宇宙的纯暗物质对应体,可校正重子效应,为探索暗宇宙提供理想实验室。
2026-09-29 astro-ph.CO
Are Over-massive Haloes of Ultra Diffuse Galaxies Consistent with Extended MOND?
基于扩展修正牛顿动力学(EMOND)模型,对后发座星系团超扩散星系(UDG)进行了模拟,旨在解释在这些星系团中观测到的大的类暗物质效应.我们首先建立了一个模型的后发座星系团的EMOND的背景下,使用气体和星系的质量配置文件的文献。然后假设UDG的动力学质量满足其他椭圆星系的基本流形,并且UDG的恒星质光比与它们的颜色相匹配,我们可以通过比较UDG重子质量的两个预测来验证EMOND公式。我们发现,EMOND可以解释的UDG质量,在预期的建模误差,如果他们躺在基本流形的椭球,然而,鉴于测量显示一个UDG躺在基本流形,观测更多的UDG需要确认这一假设。
2017-03-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Baryons at the Edge of the X-ray Brightest Galaxy Cluster
对星系团中弥散X射线发射气体的研究为等离子体天体物理学提供了强有力的宇宙学参数约束。然而,直到最近才有可能测量微弱的星团外围。利用朱雀X射线望远镜的数据,我们对英仙座星系团边缘的气体、金属和暗物质进行了精确的、空间分辨的普查。与以前的结果相反,我们对团簇重子分数的测量与维里半径一半处的普遍值是一致的。表观重子分数在较大半径处超过宇宙平均值,表明气体的团簇分布,这对于理解周围宇宙网中团簇的持续增长非常重要。
2011-02-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Is dark matter decaying ?
Swinburne University(斯威本科技大学)
通过比较重组时期和当前宇宙的物质密度参数,检验暗物质衰变假说,发现当前局部测量存在系统不确定性,但下一代观测技术将提供更清晰的检验。
2026-06-19 astro-ph.CO
On the peculiar momentum of baryons after Reionization
电离重子的特殊运动通过动力学Sunyaev-Zel'dovich效应(kSZ)在CMB中引入温度各向异性。本文给出了再电离过程中和再电离后宇宙中重子kSZ动量引入的温度各向异性角功率谱的全天计算。为了研究尚未发现的失踪重子的整体流,我们分别讨论了IGM中所有重子和位于星系团和星系团等坍缩结构中的重子的贡献。在第一种情况下,我们的方法提供了一个完整的,所有的天空计算的kSZ在二阶宇宙学扰动理论(也被称为Ostriker-Vishniac效应,OV)。OV的大部分功率是在再电离过程中产生的,虽然它在低红移时有一个不可忽略的尾巴,当大部分的kSZ特殊动量的晕(集群+组)人口出现。如果气体外晕与集群的理论预测,然后失踪的重子的整体流量的签名应恢复未来的CMB数据集的互相关分析与kSZ估计在星系团。对于ACT或SPT类型的CMB实验,高于$2\times 10^{14} h^{-1}M_{\odot}$的所有集群的所有天空kSZ估计应提供具有$\sim 10$的信噪比(S/N)的{ \it暗}流的检测,(S/N $\sim 2.5-5$用于2,000 - 10,000平方度)。利用大尺度结构调查数据改进kSZ估计值,应能使大量流动的理论预测与观测结果更深入地对抗。未来CMB和光学数据的结合应该能揭示附近迄今未被探测到的扩散重子的暗流。
2009-03-16 astro-ph.CO
An EAGLE view of the missing baryons
上下文预测的重子中有很大一部分在局部宇宙中仍未被发现。我们采用了一个共同的假设,即大部分失踪的重子对应于热(log T(K)= 5.5-7)相的温暖的热星系际介质(WHIM)。我们基于我们的失踪重子搜索的情况下,WHIM已被加热通过吸积冲击和星系外流,并集中向宇宙网络的细丝。目的。我们的目标是改善对探测不佳的热WHIM的观测搜索。方法.我们检测到的EAGLE模拟内的星系分布的Bisous形式主义。此外,我们使用的EAGLE的暗物质组件的大尺度环境的MMF/NEXUS+分类。然后,我们研究了提取的细丝内的热重子的空间-热分布。结果虽然细丝只占整个模拟体积的5%,但细丝中弥漫的热星系际介质占总重子预算的23% $-$-25%,或占所有热WHIM的79% $-$-87%。通过选择具有高星系光度密度的Bisous细丝,获得了最佳的细丝样品,缺失重子质量分数为82%。对于这些细丝,我们推导出径向气体密度和温度分布的解析公式,与最近的普朗克SZ和CMB透镜观测中心$r$ ~ 1 Mpc。结论. EAGLE的结果表明,丢失的重子强烈地集中在暗条轴上。由于这里使用的灯丝发现方法适用于星系调查,很大一部分失踪的重子可以通过集中在中心1 Mpc区域的灯丝观测工作本地化。此外,聚焦高星系光度密度区域将优化观测信号。
2020-12-16 astro-ph.CO
A gas-rich cosmic web revealed by the partitioning of the missing baryons
利用定位至宿主星系的大型快速射电暴样本,将缺失重子分配至IGM、星系团和星系中,测得晚期宇宙重子密度,揭示了高效反馈驱动的富重子宇宙网并有望缓解$S_8$张力。
2025-06-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Diffuse Intracluster Light at Intermediate Redshifts: ICL observations in a X-ray cluster at z=0.29
团内漫射光(ICL)占星系团中恒星总质量的很大一部分,其贡献与团内热介质(ICM)占星系团重子总含量的比例大致相等。由于在宇宙结构形成和演化的背景下理解ICL起源的潜在重要性,该领域最近在观测和理论研究的质量和数量上都经历了复兴。由于宇宙学上的变暗,观测工作主要集中在低红移的星系团上,但很明显,在更高红移的星系团上的观测可以提供关于漫射成分演化的有趣线索。在本文中,我们提出的第一个结果的程序来描述ICL的中间红移集团。我们发现,在z = 0.3时,X射线星系团RX J0054.0-2823已经具有明显的ICL,并且ICL和最亮星系团(BCG)中的总光的比例与低红移时的类似星系团相当。我们还发现,ICL的运动学是一致的,它是潮汐破坏星系流在集群的中心区域,其中有三个中央巨型椭圆星系作为一个有效的“研磨机”的残余。我们的集群有一个双模态的径向速度分布,因此两个可能的值的速度色散。我们发现,集群符合BCG+ICL分数和集群质量之间的相关性为一系列的速度分散体,导致我们质疑这两个数量之间的相关性的有效性。
2011-02-02 astro-ph.CO
Feedback-Conditional 3D Reconstruction of Cosmic Baryons with Flow Matching
Department of Physics, Harvard University(哈佛大学物理系)
该研究提出一种基于流匹配的生成模型,在CAMELS50模拟套件上训练以重建三维气体密度场,可估计FRB的DM,能泛化至更大体积,为从FRB等探针约束反馈模型提供推断路径。
2026-10-09 astro-ph.CO
Statistical investigation of the non-thermal emission of galaxy clusters
在大质量的合并星系团中,现在已经观察到一个弥散的非热成分。为了更好地解释这一组成部分,并将对大质量星系团的分析扩展到较低质量的区域,我们正在对大量的X射线星系团进行统计分析(来自基于ROSAT的目录)。通过它们的叠加射电和X射线辐射,我们正在研究非热重子分量和热重子分量之间的相关性。我们将提出无线电-X标度关系的初步结果,我们的目标是探索动力扩散无线电发射的机制;更好地约束非热集群属性是否与结构形成的层次框架兼容;并量化非热压力。
2010-06-03 astro-ph.CO
Probing Macro-Scale Gas Motions and Turbulence in Diffuse Cosmic Plasmas
星系团是宇宙中最大的坍缩结构,位于重子和暗物质的延伸细丝的交叉点。宇宙通过大尺度的丝状物吸积到星系团上,在星系团的外围增加了物质。由于这种吸积,以整体运动和湍流形式存在的动能提供了一种对抗重力的压力支持形式,补充了热压力。大量的非热压力的支持可能会偏向于假设流体静力学平衡,集群宇宙学研究的主要代理得出的集群质量。对天体物理谱线的多普勒展宽和偏移以及物理量的相对波动(例如,密度、压力和熵)是主要的诊断工具。即将计划和拟议的X射线(具有大的集光率,吞吐量和高光谱分辨率)和SZ天文台将提供关键信息的组装和维里化过程的集群,涉及湍流涡旋级联在不同的空间尺度和较大的气体散装运动在其外部区域的深度或其潜在的井。
2019-03-14 astro-ph.CO
Baryons in the outskirts of the X-ray brightest galaxy cluster
对星系团中弥散X射线发射气体的研究为等离子体天体物理学提供了强有力的宇宙学参数约束。然而,直到最近几年,才有可能测量微弱的星团外围。在这里,我们提出的结果,从朱雀观测英仙座集群,这提供了我们最好的测量ICM的热力学性质在大半径的日期。特别是,我们专注于数据分析过程的细节,并讨论了在郊区的气体,这是很重要的理解从周围的宇宙网络的集群的持续增长的物理学的cluerical分布的证据。
2011-11-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
The effects of baryonic cooling on the concentration-mass relation
我重新审视维里质量和浓度之间的关系,在最近的一些工作中测量的星系群和星系团。正如几位作者以前所指出的,低质量星系团和星系群显示出系统性的更大的浓度,而不是基于纯粹的$n$体模拟的简单处方所预测的。这意味着观察到的浓度-质量关系的斜率/归一化比理论研究预期的大得多。此外,这一结论似乎是相当独立的选择效果,持有透镜和X射线为基础的集群样本。为了阐明这个问题,我采用了一个简单的球形晕模型,除了暗物质,还包含恒星和热扩散气体的比例和分布与最近的观察。此外,我还包括了暗物质由于结构本身非常中心部分的重子冷却而经历的收缩效应。由此产生的修正浓度-质量关系比理论输入的关系更陡峭,因为恒星形成在低质量物体中的效率要高一些。然而,该效应在所有质量下都是非零的,因此也导致更大的归一化。总的来说,新的关系提供了一个更好的表示观察到的几乎所有的目录中考虑这项工作,虽然具体的细节取决于相当显着的重子分数处方通过。无论如何,同样的效应也可以通过重子在结构内的重新分配来产生。最后,我用这个简单的模型来说明宇宙结构的估计浓度是如何被高估的,作为分析所涵盖的径向范围的函数。(节略)
2012-05-14 astro-ph.CO
Baryon Census in Hydrodynamical Simulations of Galaxy Clusters
我们进行了一组宇宙学SPH流体动力学模拟的星系团和集团的分析,旨在研究在集群中的总重子预算,以及如何在热扩散组件和恒星组件之间共享这个预算。使用TreePM+SPH GADGET-3程序,我们进行了一组非辐射模拟,两组模拟包括辐射冷却、恒星形成和超新星反馈(SN),其中一组还考虑了活动星系核(AGN)反馈的影响。分析进行了双重目的的恒星和热气体含量的SN和AGN反馈所发挥的相对作用的研究的含义,并校准集群重子分数及其演化作为宇宙学工具。我们发现,这两个辐射模拟集预测的恒星质量分数与集群质量的趋势,往往是弱于观察到的。然而,这种张力取决于所考虑的特定观测数据集。包括AGN反馈的影响,阐明了这种紧张的恒星质量和预测值的热气质量分数和总重子分数与观测结果更接近。我们进一步计算了星系团重子含量与宇宙重子分数之比Y_b随星系团中心半径和红移的变化。在R_500处,我们发现对于M_500>2 \times 10^{14} h^{-1} M_sun的大质量星系团,Y_b几乎不依赖于所包含的物理过程,其特征在于红移演化可以忽略:Y_{b,500} =0.85+/-0.03,误差考虑了内禀均方根。在模拟集群的集合内分散。在较小的半径,R_2500,Y_b的典型值略有下降,根据模拟中包括的物理量,而它的散射增加了约两倍。
2013-02-11 astro-ph.CO
Constraints on the Sunyaev-Zel'dovich signal from the Warm Hot Intergalactic Medium from WMAP and SPT data
在温热的星系际介质中,电离气体的分数在宇宙微波背景上引起类似于星系团的温度各向异性。由于这些低密度、弱非线性的重子丝所导致的Sunyaev-Zel'dovich各向异性不能用频率信息与团簇的各向异性区分开来,但由于它们的角标度非常不同,它们可以分开。为了确定WHIM SZ信号对温度各向异性辐射功率谱的相对贡献,我们使用Monte Carlo马尔可夫链和威尔金森微波各向异性探测器7年和南极望远镜数据探索了一致性LCDM模型的参数空间。我们发现了扩散气体贡献的边缘证据,其振幅为A_WHIM=10-20 μ K^2,但结果也与WHIM的零贡献相一致,允许设定A_WHIM < 43 μ K^2(95.4% C.L.)的上限。星系团产生的信号保持在A_CL=4.5 μ K ^2,这个值与不包括WHIM时得到的值相似。从测得的WHIM振幅,我们约束的扩散气体的温度-密度相图,并发现它是兼容的数值模拟。WHIM中相应的重子分数从0.43到0.47不等,取决于模型参数。普朗克数据可以对温度-密度关系设置更严格的约束。
2013-04-10 astro-ph.CO
Improved strong lensing modelling of galaxy clusters using the Fundamental Plane: Detailed mapping of the baryonic and dark matter mass distribution of Abell S1063
利用哈勃前沿场测光和甚大望远镜多单元分光探测器的观测数据,我们建立了Abell S1063星系团早型星系的基平面关系。我们使用这种关系,以开发一个改进的强透镜模型的总质量分布的集群,确定所有222集群成员的速度分散体中包括的模型,从他们测量的结构参数。从X射线数据固定热气体成分,扩散的暗物质晕的质量密度分布进行了优化,通过比较观察到的和模型预测的位置的55个多个图像的20个背景源,分布在红移范围$0.73-6.11$。我们用蒙特卡罗马尔可夫链确定模型参数的不确定性。与以前的工作相比,我们的模型允许包含一个分散的总质量和集群成员的速度分散之间的关系,这也显示了一个较浅的斜率。我们注意到一个较低的统计不确定性的一些参数的值,如核心半径,集群的扩散质量组件。由于一个新的估计的所有成员的恒星质量,我们测量的累积投影质量分布半径为350千秒差距,所有重子和暗物质组成的集群。在最外半径处,我们发现了一个$0.147 \pm 0.002$的重子分数。我们比较子晕所描述的我们的模型与最近的流体动力学宇宙学模拟。我们发现很好的协议,在恒星的总质量分数。另一方面,我们报告的最大圆周速度,这是他们的紧凑性的指示方面的一些差异,并在中央集群区域的子晕质量函数。
2022-01-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Have the missing cosmic baryons been found?
宇宙微波背景辐射(CMB)的角功率谱和偏振、原初氢、氘和氦同位素的相对丰度以及宇宙的大尺度结构都表明,目前宇宙质量密度的4.5%是由重子组成的。然而,这些重子中只有一小部分可以在星系、星系团和星系团内的恒星和气体中,以及在星系际介质(IGM)中的谱线吸收气体中得到解释。由于温度太高而无法在莱曼吸收中显现出来,温度太低而无法引起可探测的宇宙微波背景辐射的光谱畸变,并且由于太过分散而无法发射可探测的X射线,大约90%的宇宙重子仍然在局部宇宙中消失(红移z~0)。在这里,我们报告的普遍,各向同性,源独立,相当均匀的软X射线吸收沿视线高Z伽马射线暴(GRB)和类星体。它的大小,红移和能量的依赖性,预计从一个热IGM包含失踪的宇宙学重子,并有一个类似的平均金属丰度在团内介质(ICM)的星系团。
2011-02-01 astro-ph.CO hep-ph
The Evolution of Galaxy Clusters Across Cosmic Time
宇宙的大尺度结构是由暗物质密度涨落的增长和暗能量与暗物质的动力学作用决定的。虽然近年来在宇宙学参数的限制和重建暗物质分布的大尺度结构演化方面取得了很大进展,但我们仍然缺乏对宇宙重子成分演化的理解。星系团位于宇宙网的节点,是宇宙中最大的坍缩结构,总质量可达10 $^{15}$ M $_{\sun}$。超过80%的质量以暗物质的形式存在。剩余的质量由重子组成,其中大部分(约85%)是主要以X射线辐射的扩散热等离子体。对不断变化的星系团群的X射线观测提供了一个独特的机会来解决诸如以下开放的基本问题:热扩散重子如何在暗物质势中动态演化?我们在星系际介质中观测到的过剩能量是如何产生的?重元素产生和循环的宇宙历史是什么?我们目前的知识主要来自于对相对较近的宇宙(z $<$ 0.5)中星系团的详细研究。主要的进展将来自高通量,高光谱和空间分辨率的X射线观测,测量在z $\sim$ 2出现的第一个低质量的集群的结晶性能和金属含量,并直接跟踪他们的演变成今天的大规模集群。
2009-02-27 astro-ph.CO
Angular momentum properties of haloes and their baryon content in the Illustris simulation
在无碰撞N体模拟中,维里化的暗物质晕的角动量特性已经得到了很好的测量,但是对重子自旋的同样精确的分析仍然缺失。我们采用的Illustris模拟套件,第一个模拟的星系形成与完整的流体动力学,产生一个现实的星系人口在一个相当大的体积,量化的重子自旋属性超过$\sim$ 320,000晕。我们首先比较了不同自旋参数和晕定义之间的系统差异,以及样品选择标准对导出性质的影响。我们证实,只有暗物质的晕表现出接近自相似的质量和红移的对数正态形式的自旋分布。然而,星系形成的物理过程从根本上改变了重子自旋的分布。虽然暗物质成分基本上不受影响,但扩散气体和形成的恒星成分的自旋出现了强烈的质量和红移趋势。随着时间的推移,束缚在晕上的重子的自旋矢量与暗物质的自旋矢量发生了偏差,在无辐射的情况下,它们的比角动量增加了$\sim$ 1.3倍,在z = 0的完整物理设置中,增加了$\sim$ 1.8倍。我们发现,这种增强重子自旋可以解释的合并过程中从暗物质到气体的特定角动量转移和从反馈驱逐低特定角动量气体从晕的综合效应。我们的研究结果挑战了某些自旋演化模型,并强调了由重子物理引起的晕结构的重大变化。
2016-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Approximately A Thousand Ultra Diffuse Galaxies in the Coma cluster
我们报告的发现854超弥漫星系(UDG)的后发座星系团使用深R波段图像,部分B,I,和H α波段覆盖,获得与斯巴鲁望远镜。其中许多(332个)是银河系大小的,有效半径非常大,r_e>1.5kpc。这项研究的动机是van-Dokkum等人(2015)最近发现的47个UDG;我们的发现表明,在考虑较小的斯巴鲁油田后,UDG超过1,000个。新的UDG显示出集中在集群中心周围的分布,强烈表明绝大多数是(可能是长期的)集群成员。它们是一个被动进化的种群,沿着CM图中的红色序列分布,没有Halalpha特征。因此,恒星的形成在过去是被淬灭的。它们具有指数光剖面,有效半径re ~ 800 pc- 5 kpc,有效表面亮度mu_e(R)=25-28 mag arcsec-2,恒星质量~1x10^7 - 5x10^8 Msun。还有一群有核UDG。一些MW大小的UDG似乎比以前报道的更接近星团中心;它们在强潮汐场中的生存,尽管它们的尺寸很大,可能表明有很大的暗物质部分保护着弥漫的恒星成分。指示的重子分数<1%,低于宇宙平均值,因此气体必须从可能的大质量暗晕中移除。与野外相比,后发座星系团中的UDG数量似乎较高,这表明气体去除机制主要与星系团环境有关。
2015-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
The observed impact of galaxy halo gas on fast radio bursts
星系团和星系群存在于充满弥漫气体的暗物质晕中。扩散气体占晕内重子物质质量的80%(1,2),但由于其密度低(粒子数密度为$\lesssim10^{-4}$ \,cm $^{-3}$)和温度高(大多数大于$10^{6}$ \,K),很难探测到。本文利用河外快速射电暴(FRB)的色散测度(DM)分析了与邻近星系相关的扩散气体的影响。FRB DM提供沿其视线的总电离气体含量的直接测量。在CHIME/FRB目录1(3)中的474个遥远FRB样本中,我们确定了一个可能与本地宇宙($<40$ \,Mpc)中星系暗物质晕相交的事件子集。与银河系相交的FRB的平均DM大于不相交的DM,概率为$>0.99$,多余DM为$>90$ \,pc\,cm $^{-3}$,置信度为$>95\%$。这个过剩比孤立星系周围的扩散气体预期的要大,但可能是由星系群周围的气体(包括本星系群)的额外贡献所解释的。这一结果证明了FRB的预测能力,可用作暗物质晕扩散气体含量的灵敏、独立于模型的测量(4-7)。
2022-09-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Large-scale mass distribution in the Illustris simulation
到目前为止,在低红移下的观测还不能解释根据宇宙学约束所预期的宇宙中的所有重子。很大一部分重子可能存在于星系之间的薄而温暖的介质中,由于它们的低密度和高温,它们很难被观察到。结构形成的宇宙学模拟可以用来验证这一图景,并对不同大尺度结构组分的质量分布提供定量预测。在这里,我们研究重子和暗物质的分布在不同的时代使用的数据从插图模拟。我们确定了不同暗物质密度的区域与大尺度结构的主要成分,使我们能够测量质量和体积的晕,丝和空隙。在红移为零时,我们发现49%的暗物质和23%的重子位于质量超过$2\times 10^8$ M $_\odot$分辨率极限的晕内。宇宙网的细丝还容纳了45%的暗物质和46%的重子。剩下的31%的重子存在于空洞中。这些重子中的大多数都是通过活动星系核反馈传输到那里的。我们注意到,Illustris的反馈模型对于重晕来说太强了,因此我们可能高估了这个数量。根据密度和温度对重子进行分类,我们发现17.8%的重子处于凝聚态,21.6%的重子以冷的弥散气体存在,53.9%的重子处于温热的星系际介质状态。
2016-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Soft X-ray line emission from hot gas in intervening galaxy halos and diffuse gas in the cosmic web
Tsinghua University(清华大学)
本研究借助TNG100模拟评估介入热气体(星系晕束缚气体与宇宙网弥漫气体)的软X射线线发射,发现弥漫气体发射可媲美晕内气体,视线污染通量可达目标的20-200%。
2025-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
A census of baryons in the Universe from localized fast radio bursts
宇宙中超过四分之三的重子物质处于难以观测的高度扩散状态,只有一小部分直接在星系和星系团中观测到。对附近宇宙的普查已经使用吸收线光谱来观察这些不可见的重子,但这些测量依赖于大而不确定的修正,并且对大部分体积和可能的质量不敏感。具体来说,类星体光谱学要么对原子状态下存在的非常微量的氢敏感,要么对星系附近密集区域中高度电离和富集的气体敏感。Sunyaev-Zel'dovich的分析提供了一些气体存在于星系结构中的证据,而X射线发射的研究对星系团附近的气体最为敏感。在这里,我们报告的直接测量重子的宇宙内容使用的分散的局部快速射电暴(FRB)的样本,从而利用的效果,测量电子柱密度沿每个视线和帐户的每个电离重子。我们增加公布的角秒本地化FRB的样本与另外四个新的本地化的主机星系测得的红移为0.291,0.118,0.378和0.522,完成一个足够大的样本,以占色散变化沿视线和主机星系环境中推导出宇宙重子密度$Ω_{b} = 0.051_{-0.025}^{+0.021} \, h_{70}^{-1}$(95%置信度)。这个独立的测量值与宇宙微波背景和大爆炸核合成值是一致的。
2020-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Assembly History and Structure of Galactic Cold Dark Matter Halos
我们使用宝瓶座模拟系列研究的银河系质量的冷暗物质晕的结构上的装配历史的印记。我们的研究结果证实了早期的工作,关于合并的质量密度分布和内向外增长的晕的影响。包含可见星系的内部区域从早期起就很稳定,只有在重大合并时才会受到显着影响。扩散吸积或微小合并的粒子主要出现在晕的外围。我们的分析揭示了与目前对分层晕组装的看法背道而驰的趋势。例如,主要的合并(即祖先质量比大于1:10的合并)对光环的总质量增长贡献很小,平均不到我们的六个宝瓶座光环的20%。小的合并和没有分解成单个物体的“扩散”物质大致相等地贡献了大部分。这与基于扩散集理论的建模是一致的,该理论表明大约一半的这种扩散材料不应该是任何规模的晕的一部分。有趣的是,模拟本身表明,一个显着的部分是不是真正的扩散,因为它是从早期的晕合并之前,他们加入主系统弹出。宝瓶座号的模拟将晕解析到比预期保留气体或形成恒星的质量尺度低得多的质量尺度。因此,这些结果证实了大多数形成可见星系的重子是扩散吸积的,而不是通过合并,并且它们表明只有相对罕见的主要合并才会在以后的时间影响星系结构。
2010-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Why the dark matter of galaxies is clumps of micro-brown-dwarfs and not Cold Dark Matter
Schild在1996年对类星体微透镜现象的观测表明,星系中的重子暗物质BDM是微褐矮星,是在等离子体到气体跃迁10^13秒时形成的原始氢氦行星,形成万亿颗行星的团块,称为原球状星团PGC。当视界尺度L_H = ct与Gibson(1996)的Schwarz粘性尺度L_SV相匹配时,等离子体的大光子粘性ν允许超星系团质量在10^12秒发生引力碎裂。空洞以音速c/ 3^1/2开始膨胀,其中c是光速,t是时间,这解释了10^25米大小的区域被观测到没有任何物质,无论是BDM还是非重子NBDM。大多数NBDM是弱碰撞,强扩散,类中微子粒子。如果假设冷的NBDM(CDM),它必须很快变得温暖和扩散,因为它是弱碰撞的。它不能聚集,它的聚集也不能聚集。Kroupa等人(2010)的本地卫星观测结果以99%的置信度排除了CDM。卫星是PGCs的集群。PGC被银河系重新捕获在一个吸积盘上,因为它们冻结并从其核心扩散,形成BDM晕。恒星是由原始气体行星在原始星系中的粘性合并形成的。恒星因过量摄入mBD而死亡,在200万至800万年时产生了第一批化学物质、海洋和生命。
2011-03-05 astro-ph.CO astro-ph.EP
Phenomenological consequences of superfluid dark matter with baryon-phonon coupling
最近,一种新形式的暗物质被认为可以在星系中自然地再现米尔格罗姆定律的成功经验。候选的暗物质粒子是类轴子,质量为eV量级,具有强的自相互作用。它们在星系晕的中心区域被玻色-爱因斯坦凝聚成超流相。超流声子激发反过来耦合到重子,并介导额外的长程力。对于一个合适的超流体状态方程的选择,这个力可以模拟米尔格罗姆定律。在本文中,我们详细发展的一些主要的唯象后果,这样的形式主义,通过重新访问预期的暗物质晕配置文件中存在的扩展重子分布。特别是,我们展示了如何旋转曲线的高和低的表面亮度星系可以复制,在大规模的高表面亮度星系的大半径旋转曲线略有上升,从而微妙地不同Milgrom定律。最后,我们指出其他预期的差异与Milgrom定律,特别是在矮球状卫星星系,潮汐矮星系,和球状星团,其Milgromian或牛顿行为取决于相对于超流核心的主机星系的位置。我们也预期星系团内的超扩散星系的速度会略高于重子Tully-Fisher关系。最后,我们注意到,在这个框架中,光子和引力子遵循相同的测地线,和星系-星系透镜,探测更大的距离内的星系晕比旋转曲线,应该遵循的预测更接近标准的宇宙学模型比米尔格罗姆定律。
2017-11-15 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
`Rings' of diffuse radio emission surrounding the Bullet cluster
我们在子弹星系团1 E 0657 $-$ 55.8的外围区域发现了环状弥散射电发射结构。环的形成距离星团中心1- 3百万秒差距,明显远离两个已经报道的遗迹。还报告了4.5至10千兆赫内“环”中四个分区域的综合通量。为了了解这些结构的可能起源,在这里,我们提出了一个完整的宇宙学($Λ$ CDM)环境中的三维和现实的“子弹”一样的事件与N-体加流体动力学代码的数值模拟的首次尝试。我们报告一个模拟的“子弹”内发现(128 Mpc)$^3$体积模拟速度为2700公里秒$^{-1}$,创建一个高超音速弓形激波马赫$M=3.5$和暗物质和重子的时间分离的明确证据,确保没有挑战$Λ$ CDM宇宙学从子弹事件到现在。我们还能够揭示这些观察到的多重激波结构形成背后的物理机制。在我们的模拟中,模拟的无线电发射支持一个复杂的合并相关过程的组合,加速和重新加速化石和宇宙射线电子。通过时间演化研究和计算的射电辐射,我们证明了子弹周围的环形结构是由于强合并激波与外围吸积激波的相互作用而形成的。观察到的多重激波结构可能起源于在子弹事件发生之前的不同时间发生的多次合并。
2018-04-07 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM