The intergalactic medium thermal history at redshift z=1.7--3.2 from the Lyman alpha forest: a comparison of measurements using wavelets and the flux distribution
本文通过对Lyman α森林透射通量的小尺度涨落的研究，探讨了星系际介质（IGM）在红移区间z=1.7- 3.2的热历史。我们应用小波滤波技术，以18个高分辨率的类星体光谱获得的紫外和视觉Echelle光谱仪（UVES），并比较这些数据的合成光谱从一套流体动力学模拟IGM的热状态和宇宙学参数是不同的。从小波分析，我们得到的IGM热状态的估计是在最近的其他独立的基于小波的测量结果吻合得很好。我们还使用莱曼α森林通量概率分布函数（PDF），它以前曾被用来测量IGM温度-密度关系的相同的数据集进行再分析。这为IGM热状态的测量提供了重要的一致性测试，因为它能够直接比较使用这两种不同方法获得的约束。我们发现从小波和通量PDF得到的约束是相互一致的，虽然与以前的研究一致，通量PDF约束有利于等温或倒置IGM温度-密度关系。我们还通过结合我们的小波和通量PDF测量来进行联合分析，将z=2.1处的IGM热状态约束为具有平均密度T0/[10^3 K]=17.3 +/- 1.9的温度和幂律温度-密度关系指数gamma=1.1 +/- 0.1（1 sigma）。我们的结果与先前的观测结果一致，这些观测结果表明在z<4的IGM中可能存在额外的加热源。
2012-05-03 astro-ph.CO
A decrease of the gas exchanges between galaxies and the IGM, from 12 to 6 billion years ago
利用z \sim 0.6的65个中等质量星系的代表性样本，我们研究了化学演化的主要成分：金属丰度、气体质量、恒星质量和SFR之间的相互作用。所有的数量已经估计使用深光谱和光度从UV到IR，并假设反演的施密特-肯尼库特定律的气体馏分。60亿年前，星系的平均气体含量为32% \pm 3，是本地星系的两倍。使用较高的红移样品从文献中，我们探索的气相和估计的平均气体分数的遥远星系在过去的11戈瑞的演变。从z \sim 0到z \sim 2.2，气体分数以每Gyr 4%的速率线性增加。我们还证明了一个统计上有代表性的样本，< 4%的z \sim 0.6星系正在经历外流事件，与z \sim 2.2星系形成鲜明对比。在过去的6 Gyr中观察到的金属和气体的共同演化倾向于这样一种情况，即中等质量星系的人口作为封闭系统演化，将自己的气体储存器转化为恒星。
2012-03-28 astro-ph.CO
The Detectability of Lyman Alpha Emission from Galaxies during the Epoch of Reionization
我们研究了Lyman Alpha（Lya）发射线在再电离时期（EoR）的可见性。结合银河系外流模型与大规模的再电离半数值模拟，我们量化的概率分布函数（PDF）的分数Lya光子通过星系际介质（IGM），T_IGM传输。我们的研究重点是星系填充暗物质晕质量的M_halo=1e10 M_sun在z=8.6，这是受到最近报道的星系在z=8.6与强大的Lya线发射发现。对于合理的模型假设，我们发现风导致T_IGM>10% [50%]，对于大多数星系，即使宇宙体积约为80% [60%]中性。因此，从报道的z=8.6星系中观察到的强Lya发射与高度中性的IGM一致。我们还调查了最近的初步证据的影响，观察到的“LAE分数”之间的辍学星系z=6和z=7之间的减少。如果得到证实，我们表明，在x_HI的快速演变将需要通过再电离的影响来解释这一观察。
2011-11-30 astro-ph.CO
Measuring the thermal and ionization state of the low-$z$ IGM using likelihood free inference
提出了一种新的方法来测量幂律温度密度关系$T=T_0 (ρ/ \barρ)^{γ-1}$和紫外背景光电离率$Γ_{\rm HI}$的IGM的基础上的Voigt轮廓分解的LyPDMATHABMO森林成一组离散的吸收线多普勒参数$b$和中性氢柱密度$N_{\rm HI}$。以前的工作表明，$b$ - $N_{\rm HI}$分布的形状是敏感的IGM热参数$T_0$和$γ$，而我们的新的推理算法也考虑到了规范化的分布，即线密度d $N$ /d $z$，我们证明，精确的约束也可以得到$Γ_{\rm HI}$。我们使用密度估计似然自由推理（DELFI）来模拟$b$ - $N_{\rm HI}$分布对IGM参数的依赖性，IGM参数是在$z = 0.1$的624个Nyx流体动力学模拟的集合上训练的，我们将其与归一化的高斯过程仿真器相结合。为了证明这种方法的有效性，我们生成了数百个现实的模拟HST/COS数据集的实现，每个数据集包括34个类星体视线，并对噪声和分辨率进行了前向建模，以匹配真实数据。我们使用这个大的模拟合奏，以广泛地测试我们的推理和经验证明，我们的后验分布是强大的。我们的分析表明，通过将我们的新方法应用于现有的LY $α$森林光谱在$z\simeq 0.1$，可以测量的热和电离状态的IGM具有非常高的精度（$σ_{\log T_0} \sim 0.08$ dex，$σ_γ\sim 0…
2022-07-14 astro-ph.CO
The less and the more IGM transmitted galaxies from z~2.7 to z~6 from VANDELS and VUDS
瞄准我们的目的是分析的银河系间介质传输（IGM）的方差通过研究这个参数在一个大样本的高红移星系的静止框架紫外光谱。法我们利用VIMOS超深巡天和VANDELS公众巡天对$2.7<z<6$星系的远紫外光谱进行了研究。使用SPARTAN拟合软件，我们估计IGM对个别星系，然后将它们分为两个子样本，其特征在于传输以上或以下的理论处方。我们创建平均光谱的VUDS和VANDELS数据相结合的每组星系在7个红移箱。结果由此产生的光谱清楚地显示了IGM传输的变化，可以直接从高红移星系观测中看到。基于IGM透射率计算了光学厚度，结果与类星体的结果吻合得很好。此外，我们的测量似乎表明，有一个很大的色散的红移完全冈恩-彼得森槽发生，取决于视线。
2021-03-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Neural network emulator to constrain the high-$z$ IGM thermal state from Lyman-$α$ forest flux auto-correlation function
提出一种基于JAX的神经网络模拟器，利用约100组Nyx模拟和Lyman-$α$森林通量自相关函数，高效约束高红移IGM热参数，其1.0%的精度和加速的贝叶斯推断确立了测量的统计可靠性。
2024-12-20 astro-ph.CO
Dark-ages Reionization and Galaxy Formation Simulation XX. The Ly$α$ IGM transmission properties and environment of bright galaxies during the Epoch of Reionization
高度中性的星系间介质（IGM）在再电离时期（EoR），预计将抑制Ly $α$发射与阻尼翼吸收，导致几乎没有Ly $α$检测到恒星形成星系在$z{\sim}8$。然而，在这些红移下，对4个最亮星系（${\rm H}_{160}{\sim}25$等）的光谱观测确实显示出突出的Ly $α$线，表明局部电离的IGM。本文利用Meraxes半解析模型研究了EoR期间亮星系的Ly $α$ IGM透射和环境。我们发现较亮的星系受阻尼翼吸收的影响较小，因为它们能有效地电离周围的中性氢。具体而言，最亮的源（${\rm H}_{160}{\lesssim}25.5$ mag）位于我们的模拟中最大的电离区域，并且具有来自IGM（光学深度${<}1$）的低Ly $α$衰减。较暗的星系（25.5等${<}{\rm H}_{160}{<}27.5$等）的透射率取决于紫外线光度，导致在较暗的星等下Ly $α$检测的发生率较低。这种光度相关的衰减解释了为什么Ly $α$只在$z{\sim}8$最亮的星系中被观测到。后续观察显示，在这些确认的$z{\sim}8$ Ly $α$发射体附近存在对应物。我们模拟的类似物的环境与这些观测结果在附近星系的数量上一致，这是一个很好的指标，表明Ly $α$是否可以在较暗的星系中被检测到。在目前的观测极限下，在$2'{\times}2'$内有${\ge}2$-5个邻居的星系显示出L…
2021-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The role of galaxies and AGN in reionising the IGM -- III : IGM-galaxy cross-correlations at z~6 from 8 quasar fields with DEIMOS and MUSE
我们提出了改进的测量结果的星系和星系际介质（IGM）的传输在再电离结束时的相关性。我们从$8$背景$z\gtrsim 6$类星体的视线上收集了一个由光谱证实的莱曼破裂星系（LBG）和$21$莱曼- $α$发射体（LAE）的样本，它们的角间距为$20'' \lesssim θ\lesssim 10'$（$z\sim 6$的$\sim 0.1-4$ pMpc）。我们首次报告了在来自LAE（$3.2σ$）和LBG（$1.9σ$）的$\sim 10-60$ cMpc处检测到过量的Lyman-$α$传输尖峰。我们用改进的银河系-莱曼- $α$传输模型和两点互相关解释数据，其中包括由于成簇的微弱源而增强的光电离，观测到的LAE（LBG）-Lyman-$α$透射尖峰两点互相关函数（2 PCCF）限制了中心亮天体的亮度，并对中心亮天体的平均自由程的空间变化产生了影响。对$\langle f_{\rm esc} \rangle_{M_{\rm UV}<-12} = 0.14_{-0.05}^{+0.28}\,(0.23_{-0.12}^{+0.46})$再电离有贡献的所有星系的平均逃逸分数。我们调查，如果2 PCCF测量可以确定是否明亮或暗淡的星系是再电离的主要贡献者。我们的研究结果表明，从昏暗的星系（$M_{\rm UV} > -20 \, (2σ)$）的贡献是必要的复制观察到的2 PCCF和再电…
2020-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Efficient cold outflows driven by cosmic rays in high redshift galaxies and their global effects on the IGM
我们提出了半解析模型的星系外流在高红移星系驱动的热气体和非热宇宙射线。在低质量星系（即$M\sim 10^8$ ~M $_\odot$）中，当超新星（SNe）反馈具有大质量负载时，单独的热压力可能无法维持大规模的外流。我们表明，包括宇宙射线压力允许流出的解决方案，即使在这些星系。在大质量星系中，对于相同的能量效率，与纯热驱动风相比，宇宙射线驱动风可以传播到更远的距离。平均而言，宇宙射线驱动的风中的气体温度较低，这有助于通过背景源光谱中的吸收线进行检测。利用我们的星系形成的约束半解析模型（解释了观测到的星系紫外光度函数），我们研究了宇宙线驱动风对不同红移星系际介质（IGM）性质的影响。特别是，我们研究的体积填充因子，平均金属丰度，宇宙射线和磁场能量密度的模型调用原子冷却和分子冷却晕。我们发现，在IGM的宇宙射线可以有足够的能量，可以转移到热气体存在的磁场，影响星系际介质的热历史。IGM磁场的显著体积填充和由此产生的强度也可以解释最近对耀变体的$γ$射线观测。
2018-01-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing high-redshift galaxies with Ly$α$ intensity mapping
本文研究了$z > 4$的宇宙学Ly $α$发射信号。我们的目标是预测的空间波动，可以观察到的强度映射调查的功率谱。该模型使用来自HST遗留领域的最新数据和丰度匹配技术，将紫外线发射和尘埃特性与晕相关联，计算星系星际介质（ISM）和星系际介质（IGM）的发射，包括再电离的影响，自洽。来自IGM弥散辐射的Ly $α$强度比$z = 4(7)$的ISM辐射强度高1.3（2.0）倍;这两个分量都是恒星形成星系分布的合理示踪物。然而，功率谱由小尺度上的ISM发射（$k > 0.01 h{\rm Mpc}^{-1}$）主导，散粒噪声仅在$k = 1 h{\rm Mpc}^{-1}$以上是显著的。在非常长的尺度（$k < 0.01h{\rm Mpc}^{-1}$）上，弥散IGM发射变得很重要。来自IGM和星系的共动Ly $α$光度密度，$\dot ρ_{{\rm Ly}α}^{\rm IGM} = 8.73(6.51) \times 10^{40} {\rm erg}{\rm s}^{-1}{\rm Mpc}^{-3}$和$\dot ρ_{{\rm Ly}α}^{\rm ISM} = 6.62(3.21) \times 10^{40} {\rm erg}{\rm s}^{-1}{\rm Mpc}^{-3}$在$z = 4(7)$，与最近的SDSS测定一致。我们预测$k = 0.1 h {\rm…
2015-06-29 astro-ph.CO
Thermal Evolution of the IGM due to Lyman-α photons during the Cosmic Dawn
针对宇宙黎明期间莱曼-α光子对星系际介质热演化的影响，本文通过求解时间依赖耦合动力学，揭示了系统热平衡特征、短寿命源关闭的温度效应及准静态平衡时间尺度，为理解21厘米信号提供支撑。
2024-12-02 astro-ph.CO
Heating the IGM by X-rays from Population III Binaries in High Redshift Galaxies
由于X射线的平均自由程较长，因此预计X射线会在大尺度上加热和电离IGM，从而对宇宙再电离产生重要影响，特别是在模拟表明第三星族恒星可能在红移高达20 - 30时成对形成之后。我们使用的Pop III分布和演化的第一个星系的形成的自洽宇宙辐射流体力学模拟和一个简单的Pop III X射线双星模型来估计它们的X射线输出在一个高密度区域大于100共动（Mpc）$^3$。然后，我们结合三种不同的方法-射线追踪，一个区域模型，和X射线背景建模-调查的X射线传播，强度分布，和长期的影响IGM热和电离状态。光加热和光电离的效率和形态取决于光子能量。亚keV的X射线只影响源附近的IGM，而keV的光子对X射线背景和加热有显著贡献，并平滑地照射IGM。低于1 keV的X射线在加热和电离IGM方面最有效。我们发现IGM可能被$z=10$加热到100 K以上，高密度源区可能达到10 $^4$ K，受到原子氢冷却的限制。这对于预测21厘米中性氢信号可能是重要的。但是，另一方面，来自X射线电离的自由电子不足以对CMB的汤姆逊散射的光学深度做出显著贡献。
2014-08-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Ram pressure stripping of halo gas in disk galaxies: Implications on galactic star formation in different environments
我们数值研究了从小星系团到富星系团的不同环境中盘星系周围气体晕的演化，以了解这些环境中星系的演化。我们的模拟自洽地考虑了星系际介质（IGM）的冲压压力对星系盘和星系晕气体的影响以及星系盘和星系晕气体之间的流体动力学相互作用，从而更好地估计了被IGM冲压压力剥离的星系晕气体的质量分数（F_strip）。我们主要研究了F_strip如何依赖于宿主环境的总质量（M_host）、星系质量（M_gal）、IGM的密度和温度（分别为T_IGM和rho_IGM）、IGM与星系的相对速度（V_r）以及盘的物理性质（例如，气体质量分数）。我们发现在M_host为10^{14} M_sun的星系团中，通常60-80%的晕气体可以被有效地剥离。我们还发现F_strip依赖于M_host，M_host越大，F_strip越高。此外，还发现在给定的环境下，M_gal较小的盘星系的F_strip可以更高。我们的模拟结果表明，由于晕和盘气体之间的流体动力学相互作用，盘气体的存在可以抑制晕气体的冲压压力剥离。已发现晕环气体的冲压压力汽提是有效的（即，F_strip>0.5），如果rho_IGM ~ 10^5 M_sun/kpc ^3，V_r ~ 400 km/s，即使在小的和/或紧凑的群中也是如此。基于导出的冲压压力剥离后剩余晕气体的径向分布，我们提出了在盘星系中，晕气体剥离后恒星形成的截断可以从外向内发生。
2009-07-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
A search for galaxies in and around an HI overdense region at z=5
我们发现了一个大质量星系团A1689背后的发射线星系的大尺度结构，红移z=4.86。先前对一个星系A1689-7.1（z=4.87）的光谱观测显示，在这个结构附近可能有一个星系间介质（IGM）的过密区域，沿着视线延伸至少~80 Mpc。为了研究这一z~5 IGM过密区是否包含星系过密区，我们用Subaru/Suprime-Cam对A1689-7.1进行了窄带和宽带成像观测。我们在32 x 24弧分^[2]的视场中探测到了51个红移z=4.86+-0.03的Ly-alpha候选发射体。在对前景星系团的透镜效应进行校正后，我们发现在源平面z=4.86处，A1689-7.1周围有一个大尺度（~20 x 60 Mpc）的过密星系区域。在这个区域的密度峰有一个δ ~4的超密度，这表明这个结构可能是一个很好的原星团候选者。A1689-7.1位于该区域的边缘，其局部星系密度约为平均密度的1.6倍，接近IGM中沿A1689-7.1视线的密度对比度。我们所发现的星系的超密度可能表明IGM超密度区的至少一部分已经开始形成星系，而且它们与原星系团的形成有关。虽然我们缺乏关于IGM和星系过密区的三维分布的信息，但两个区域尺度的相似性可能表明这两者是单个大尺度结构的一部分，这将是一个沿着视线的大的边缘上的片，大小为~20 x 60 x 80共动Mpc。
2010-01-12 astro-ph.CO
The Evolution of the Intergalactic Medium
宇宙物质的大部分存在于一个稀释的水库，充满了星系之间的空间，星系际介质（IGM）。这个储藏库的历史与宇宙的结构形成、恒星形成和超大质量黑洞吸积的历史密切相关。我们的IGM模型在中等红移（2<z<5）是一个巨大的成功，定量地解释了星系际氢的莱曼α吸收的统计。然而，在较低和较高的红移（以及星系周围），关于IGM还有很多未知之处。我们回顾的理论模型和测量，形成的基础上的IGM的现代理解，我们讨论未解决的难题（从大部分不受约束的过程中的再电离在高Z的重子在低Z失踪的问题），突出的努力，有可能解决这些问题。
2016-08-25 astro-ph.CO
Probing the IGM/Galaxy Connection V: On the Origin of Lya and OVI Absorption at z<0.2
我们分析了星系的关联Lya和OVI吸收，最常见的低z星系际介质（IGM）中检测到的过渡，在14个类星体的领域与z_em = 0.06-0.57。与以往的研究结果一致，我们观测到Lya吸收对碰撞参量rho = 300 kpc的高覆盖率：33/37的L>0.01L* 星系的Lya等效宽度W_Lya> 50 mA。所有光度L>0.01L* 和光谱类型的星系都被弥漫电离的环星系介质（CGM）所包围，其重子质量估计为~10^（10.5 +/-0.3）Msun（N_H为常数）。现代星系的维里化晕和扩展的CGM是大多数强Lya吸收体（W_Lya > 300 mA）的原因，但不能再现Lya森林中观察到的大多数谱线。我们的结论是，大部分W_Lya=30- 300 mA的Lya吸收发生在宇宙学模拟预测的宇宙网中，并估计这些细丝的特征宽度约为400 kpc。对于OVI，我们观测到一个接近1的覆盖率，对于L>0.1L* 的星系，覆盖率为rho= 200 kpc，对于sub-L*（0.1L *<L<L*）的星系，覆盖率为rho = 300 kpc。与我们的Lya结果相似，在L>0.1L* 星系的维里化晕中出现了更强的OVI系统（W_OVI > 70 mA）。与Lya不同的是，在亚L * 星系的扩展CGM中出现了较弱的OVI系统（W_OVI~ 30 mA）。在低z IGM中观测到的OVI气体大部分与单个星系周…
2011-03-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Models of the Thermal Evolution of the Intergalactic Medium After Reionization
近年来，人们对低密度星系际介质（IGM）的温度进行了更精确的测量。这些新的测量限制了IGM的加热过程，例如H I和He II的再电离。我们提出了一个半解析模型的IGM的热历史，遵循原始气体的光加热历史。我们的模型采用了多区域的方法，相比以前的模型，更准确地捕捉不均匀的加热和冷却的IGM在补丁再电离。我们比较我们的模型与最近的温度测量跨度z = 1.6-4.8，发现这些测量是一致的情况下，He II在z = 3-4类星体的再电离。显着更长的持续时间或更高的红移He II再电离的情况被排除的测量。对于氢再电离，我们发现只有低红移和高温的情况下被排除在外。例如，一个模型，其中IGM被加热到30 000 K时，电离前沿通过，并与氢再电离发生超过6 < z < 9，被排除。最后，我们对TeV耀变体、宇宙射线和其他非标准机制的加热量进行了限制。我们发现，在z = 2时，每个重子最多可以注入1 eV的额外热量，而在z > 3时，这一限制变为<~0.5 eV。
2016-06-09 astro-ph.CO
Probing the IGM-Galaxy Connection at z < 0.5 I: A Galaxy Survey in QSO Fields and a Galaxy-Absorber Cross-Correlation Study
本文对类星体HE 0226 -4110、PKS 0405 -123和PG 1216 +069附近的星系进行了成像和光谱观测。选择具有紫外阶梯光谱的场，其沿着三条视线揭示195个Lya吸收器和13个OVI吸收器。我们获得了1104个静止坐标系绝对星等M_R-5log h <~-16，距类星体投影物理距离ρ <~ 4 h^{-1} Mpc的星系的鲁棒红移。利用HST/WFPC 2获得的PKS 0405 -123和PG 1216 +069周围星系的光场图像可以研究吸收星系的光学形态。结合吸收体和星系的数据，我们进行了互相关研究，以了解Lya和OVI吸收体的物理起源，并限制星系周围扩展气体的性质。结果表明：（1）在同向运动投影距离尺度r_p < 3 h^{-1} Mpc下，log N（HI）>= 14的强Lya吸收体和OVI吸收体的成团振幅与发射线支配星系相当，但比吸收线支配星系弱6倍;（2）logN（HI）<13.5的Lya弱吸收体在星系周围的聚集很弱;（3）在r_p <= 250 h^{-1} kpc的吸收线占优星系中，没有一个OVI吸收体的灵敏上限为W（1031）< 0.03 A，而OVI吸收气体在发射线星系周围的覆盖率约为kappa ~ 64%;（4）5个OVI吸收星系的高分辨率图像显示，这些星系都呈现盘状形态，边缘有轻微的扰动特征。
2009-06-17 astro-ph.CO
The Lyman-beta forest as a cosmic thermometer
我们提出了一个全面的分析高分辨率的流体动力学模拟的莱曼α和莱曼β一维通量功率谱（$P_{αα}$和$P_{ββ}$）。特别是，我们专注于的行为，通量自功率谱和交叉功率谱（$P_{αβ}$）显示时，星系际介质（IGM）的热历史是在一个范围内的值，括号内的参考模型，而宇宙学参数保持固定，以最好地适应宇宙微波背景数据。我们提出了经验拟合，描述在子百分比水平的热参数的功率谱的依赖性。在最大尺度下，功率谱显示出由描述IGM热状态的参数设置的彼此之间的恒定偏差。互功率谱具有振荡模式，并且在取决于$T_0$（平均密度下的IGM温度）的尺度上过零，对于IGM温度-密度关系（$T=T_0(1+δ)^{γ-1}$）的幂律指数$γ$的合理值。通过进行Fisher矩阵分析，我们发现，功率谱$P_{ββ}$是更敏感的热历史比单独的$P_{αα}$，由于事实上，它探测密度比莱曼α区域。当我们结合功率和互谱时，对$γ$的约束可以提高因子$\sim 4$，而对$T_0$的约束提高因子$\sim 2$。我们通过模拟现实观测来解决信噪比和分辨率的作用，我们得出结论，这项工作中提出的框架可以显着提高IGM热态的知识，这反过来又会保证对IGM导出的宇宙学参数有更好的约束。
2014-12-12 astro-ph.CO
Simulating cosmic metal enrichment by the first galaxies
我们研究宇宙金属富集AMR流体动力学模拟（10兆秒差距/小时）$^3$体积后，流行III流行II过渡和不同的流行III IMF。我们分析了z=6和z=4时星系和星系际尺度上金属富集的联合演化。星系际介质（IGM，1< $Δ$ <10）和环星系介质（CGM，10<$Δ<10^{2.5}$），IGM和星系之间的界面。当z=6时，建立了星系质量-金属丰度关系。在z=4时，恒星质量为$M_*=10^{8.5}M_\odot$的星系显示log（O/H）+12 = 8.19，与观测结果一致。重元素的总量从z=6时的$Ω^{SFH}_Z=1.52\, 10^{-6}$增加到z=4时的8.05 $10^{-6}$。在z=6时，星系中的金属占到了这个预算的0.89;在z=4时，这个比例增加到了0.95。在z=6（z=4）时，剩余金属以以下质量分数分布在CGM/IGM/空隙中：0.06/0.04/0.01（0.03/0.02/0.01）。类似于星系，在z=4时，扩散相的密度-金属丰度（$Δ$ -Z）关系是适当的：IGM/空洞具有空间均匀的金属丰度，Z~ $10^{-3.5}$ Zsun;在CGM中，Z随着密度的增加而急剧上升，达到~ $10^{-2}$ Zsun。在所有扩散相中，相当大一部分金属处于温/热（T> $10^{4.5}$ K）状态。由于这些物理条件，CIV吸收线实验只能探测IGM/CGM中…
2014-03-05 astro-ph.CO
The Universe is Reionizing at z~7: Bayesian Inference of the IGM Neutral Fraction Using Ly$α$ Emission from Galaxies
本文提出了一个新的灵活的贝叶斯框架，用于从探测到和未探测到Lyman break星系（LBG）的Lyman α（Ly $α$）辐射直接推断再电离时期（EoR，z~6 - 10）星系际介质（IGM）中中性氢的含量。我们的框架结合了复杂的再电离模拟与经验模型的星际介质（ISM）的辐射传输对LY $α$的影响。我们断言，从ISM出现的LY $α$线轮廓产生的光子通过IGM的传输有重要的影响，这些线轮廓取决于星系的属性。我们通过考虑Ly $α$线的峰值速度偏移来模拟这种效应，这些线与宿主星系的系统红移（或固定红移下的晕质量）相关。我们将我们的框架用于Pentericci等人（2014）提出的LBG样本，并推断出$\overline{x}_\mathrm{HI} = 0.59_{-0.15}^{+0.11}$在z~7处的全球中性分数，与EoR的其他可靠探针一致，并确认再电离在大爆炸后约7亿年仍在进行。我们表明，使用全分布的Ly $α$等效宽度检测和上限LBG的地方更严格的限制，不断发展的IGM比标准的Ly $α$发射极分数，以及较大的样本范围内的引力透镜场和JWST近红外光谱的深度光谱调查。
2018-02-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Forecasting constraints on the high-z IGM thermal state from the Lyman-$α$ forest flux auto-correlation function
本研究利用宇宙学流体动力学模拟，通过高红移类星体Lyman-$α$森林通量自相关函数预测了对IGM热状态参数$T_0$和$γ$的约束，并验证了包含温度与UVB波动的再电离模型的可区分性。
2023-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Impact of the WHIM on the IGM Thermal State Determined from the Low-$z$ Lyman-$α$ Forest
本研究基于莱曼α森林的b-N_HI分布，利用机器学习模拟推断方法探究WHIM对低红移IGM热状态测量的影响，发现现实条件下该分布对WHIM不敏感，且可可靠测量热状态参数。
2023-08-28 astro-ph.CO
Probing Direct Contributions of Galaxies and AGN to Cosmic Reionization in a Quasar Field J0226+0302 with JWST NIRCam and NIRSpec
University of Michigan（密歇根大学）；Steward Observatory, University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）；Cosmic Dawn Center (DAWN), Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所黎明中心）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学宇宙起源研究核心理论研究中心）；Center for Data-Driven Discovery, Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学宇宙起源研究核心理论中心数据驱动发现中心）；Department of Physics & Astronomy, University of California, Riverside（加州大学河滨分校物理与天文学系）
利用JWST观测z=6.5412类星体场，通过IGM-星系互相关函数发现星系对局部电离背景有显著贡献，并识别出4个活动星系核，其逃逸分数达50%-100%。
2026-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic Himalayas: The Highest Quasar Density Peak Identified in a 10,000 deg$^2$ Sky with Spatial Discrepancies between Galaxies, Quasars, and IGM HI
本研究在SDSS巡天中发现迄今密度最高的类星体过密区“宇宙喜马拉雅”，发现其与星系、星系际介质中性氢密度峰均不重合，为研究三者相互作用提供了独特实验室。
2025-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
OVI Absorption in the Milky Way Disk, and Future Prospects for Studying Absorption at the Galaxy-IGM Interface
我们提出了一个简短的总结，从我们的FUSE计划，旨在研究OVI吸收的银河系盘的结果。由于对我们数据的全面分析已经发表，我们专注于FUSE与30年前发表的哥白尼数据相比所提供的改进。我们讨论了FUSE的局限性，在研究OVI吸收从附近的星系使用背景类星体，但目前的FUSE光谱的两个探头，这表明没有OVI（但存在莱曼β）吸收8和63千秒差距的前景星系。最后，我们讨论了需要一个更灵敏的紫外光谱仪来绘制星系周围重子的物理条件。
2009-02-11 astro-ph.CO
Prospects of a statistical detection of the 21-cm forest and its potential to constrain the thermal state of the neutral IGM during reionization
本研究通过半数值模拟前向建模21厘米森林信号，结合现有及未来射电望远镜特性，分析z=6处该信号的统计探测前景及零探测对IGM热与电离状态的限制能力。
2025-01-17 astro-ph.CO
Thermal Sunyaev-Zel'dovich Effect in the IGM due to Primordial Magnetic Fields
在目前的宇宙中，存在着各种强度和各种尺度的磁场。这些宇宙磁场的一个可能来源是在早期宇宙中产生的原始磁场（PMF）。PMF被认为是通过洛伦兹力和星系际介质（IGM）气体的热历史，由于双极扩散的物质密度演化。因此，通过IGM中的热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）效应，在宇宙微波背景的温度各向异性中应该包含PMF的信息。在本文中，给定保偏光纤的初始功率谱，我们给出了由保偏光纤产生的IGM和tSZ角功率谱的质量密度和温度的空间涨落。最后，我们发现，tSZ角功率谱引起的PMFs变得显着的小尺度上，即使PMFs低于观测上限。因此，我们得出结论，在小尺度上的tSZ各向异性的测量将提供最严格的约束PMFs。
2018-12-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Fast modelling of ionization balance in the intergalactic medium: I- implications for the IGM metallicity
Indian Institute of Technology, Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Raman Research Institute, Bengaluru（班加罗尔拉曼研究所）
本文提出一个快速且包含金属的零维框架，用于建模星际介质的红移演化，通过求解氢、氦和107种金属离子的速率方程，预测宇宙中CIV密度参数，并推断金属离子的起源和金属度。
2026-08-31 astro-ph.CO
Measuring alignments between galaxies and the cosmic web at $z \sim 2-3$ using IGM tomography
许多星系形成模型预测星系自旋和宇宙网（即细丝和薄片的方向）之间的对齐，导致星系之间的内在对齐，在弱透镜测量中产生系统误差。这些效应通常被预测在高红移（$z\gtrsim1$）时更强，这是无法用可预见的仪器进行大规模星系调查的，但IGM断层摄影术从密集的类星体和星系开始测量$z\sim2-3$宇宙网。使用模拟调查流体动力学模拟，我们研究这种技术的效用，与同时代的星系样本，测量星系和宇宙网络之间的对齐在$z\sim2.5$。我们表明，IGM断层扫描调查与$\lesssim5$ $h^{-1}$ Mpc视线间距可以准确地恢复潮汐张量的特征向量，我们用它来定义的宇宙网的方向。对于星系的自旋和形状，我们使用一个模型参数化的对齐强度，$Δ\langle\cosθ\rangle$，相对于潮汐张量本征向量从底层密度场，也考虑观测的影响，如错误的星系位置角，倾角，和红移。测量使用即将到来的$\sim1\,\mathrm{deg}^2$ CLAMATO层析调查和600同时代的zCOSMOS-Deep星系应该把$3σ$极限与$Δ\langle\cosθ\rangle\sim0.1$极端对齐模型，但更大的调查包括$>10,000$星系，如斯巴鲁PFS，将需要约束模型与$Δ\langle\cosθ\rangle\sim0.03$。这些测量将约束银河系宇宙网络对齐的模型，并在$z\sim2$测试潮汐力矩理论，…
2016-11-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Measurement of the Thermal and Ionization State of the IGM at $z < 0.5$
Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM（艾克斯-马赛大学）；University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Indian Institute of Technology Tirupati（蒂鲁帕蒂印度理工学院）；Leiden University（莱顿大学）；University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Excellence Cluster ORIGINS（ORIGINS卓越集群）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
利用机器学习方法分析莱曼α森林的联合多普勒参数-柱密度分布，测量了四个红移区间（z=0.06至0.48）的IGM热状态和电离状态，发现低红移IGM异常高温且近乎等温，并提出非解析湍流或新加热机制的解释。
2026-06-03 astro-ph.CO
Helium Reionization Simulations. II. Signatures of Quasar Activity on the IGM
我们已经运行了一套新的模拟，解决流体力学和辐射转移同时研究氦II再电离。我们的一套模拟采用了各种模型的人口类星体内的暗物质晕，这影响了他II再电离的历史。特别是，我们能够探索的影响，在时间和持续时间的差异，再电离观测。我们研究了再电离在IGM上留下的热特征，并测量了温度-密度关系。正如以前的研究表明，我们确认，从氦II再电离的光热反馈提高了几千开尔文的IGM的温度。为了与观测结果进行比较，我们在飞行中生成合成的Ly $α$森林视线，并将观测到的氢的有效光学深度$τ_{\mathrm{eff}}(z)$与最近的观测结果相匹配。我们表明，当模拟已被归一化为具有相同的值的$τ_\mathrm{eff}$，氦II再电离的氢LY $α$森林观测的影响是最小的。具体而言，通量PDF和一维功率谱是敏感的IGM的热状态，但没有直接证据的电离状态的氦。我们表明，IGM的峰值温度通常对应于90%-95%的氦电离体积的时间，是一个相对稳健的指标的时间再电离。因此，未来对氢Ly $α$森林中氦再电离的观测应侧重于测量IGM的温度，特别是在平均密度下。检测IGM温度的峰值将提供有关氦II再电离结束的时间的有价值的信息。
2017-10-09 astro-ph.CO
The thermal history of the intergalactic medium down to redshift z=1.5: a new curvature measurement
根据星系际介质（IGM）的光加热模型，He II再电离将影响其热演化。在$3\lesssim z\lesssim4$发现了向IGM注入额外能量的证据，尽管随后在$z\sim2.8$以下下降的证据较弱，并且取决于温度-密度关系$γ$的斜率。在这里，我们提出，第一次，IGM温度测量的延伸到大气截止的H I莱曼- $α$森林在$z\simeq1.5$。应用曲率方法对60个UVES光谱的样本，我们研究了IGM在$z<3$的热历史与精度相媲美的更高的红移结果。我们发现，在红移范围$z\sim2.8-1.6$内，Ly-$α$森林[ $T(\barΔ)]$]所追踪的宇宙气体温度随过密度的增加而增加，从$T(\barΔ)\sim 22670$ K增加到33740 K.在假定$γ$有两个合理值的情况下，平均密度下的温度（$T_{0}$）在$z\lesssim 2.8$处呈现出变平的趋势。在$γ\sim1.5$的情况下，我们的结果是一致的与以前的，这表明一个下降的$T_{0}$的红移$z\lesssim2.8$。最后，我们的$T(\barΔ)$值与中等耀变体加热模型显示出合理的一致性。
2014-04-03 astro-ph.CO
The Role of Galaxies and AGN in Reionising the IGM - I: Keck Spectroscopy of 5 < z < 7 Galaxies in the QSO Field J1148+5251
介绍了一种新的方法来确定星系和活动星系核（AGN）对高红移星系际介质（IGM）物理状态的影响，并通过首次应用于$z=6.42$类星体J1148+5251来说明其潜力。通过关联光谱确认的莱曼破裂星系（LBG）的空间位置与莱曼α森林中看到的背景类星体的高信号噪声光谱的波动，我们提供了一个统计测量的典型逃逸分数莱曼连续体光子接近宇宙再电离结束。在这里，我们使用凯克DEIMOS光谱定位7个颜色选择的LBG在红移范围$5.3\lesssim z\lesssim 6.4$和确认一个微弱的$z=5.701$活动星系核。然后，我们研究这个样本和Ly $α$ /Ly $β$传输波动的凯克ESI光谱的类星体之间的空间相关性。解释的统计HI邻近效应所产生的微弱星系聚集在检测到的LBG，我们翻译成平均逃逸分数$\langle f_{\rm esc}\rangle\geq0.08$在$z\simeq6$上的约束的平均检测到的LBG周围的观测到的平均LY $α$传输通量。我们还报告了$z=6.177$发光LBG通过一个Ly $β$传输尖峰和两个广泛的Ly $α$传输尖峰周围的$z=5.701$活动星系核的个别横向HI邻近效应的证据。我们讨论了这种协会的可能起源，这表明，虽然微弱的星系主要是驱动再电离，发光的星系和活动星系核可能提供重要的贡献，紫外背景或热波动的IGM在$z\simeq6$。虽然样本有限，但我们…
2018-05-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Starburst Galaxies: Outflows of Metals and Energy into the IGM
星暴星系的质量、金属和能量对星系际介质的贡献是什么？星暴星系驱动银河系规模的外流或“超级风”，这可能是从星系中去除金属并污染星系际介质（IGM）的原因。在过去的十年里，通过紫外/光学成像和吸收线光谱学在绘制超级风中的冷夹带气体方面取得了巨大的进展。这些研究表明，超级风在形成高表面密度恒星的星系中无处不在，最强大的恒星爆发可以驱动接近逃逸速度的外流。星系演化的理论模型已经开始纳入超级风，使用基于我们对冷气体的知识的各种特设处方。然而，这些努力从根本上受到阻碍，因为我们缺乏关于这些外流的热阶段的信息。超级风的热X射线发射阶段包含其大部分能量和新合成的金属，鉴于其高比能量和低效的冷却，它也是最有可能逃离星系引力势阱的成分。了解热气体的化学成分和速度对于评估恒星暴增的能量和化学反馈至关重要。未来十年的首要任务是能够直接测量所有质量的星暴星系向IGM喷射气体、金属和能量的速率。这将需要一个高灵敏度的X射线成像光谱仪，能够测量微弱的扩散X射线发射速度，速度精度约为100 km/s。这样的光谱分辨率自动允许详细的基于线的等离子体诊断，并且因此可以导出组成、能量学和流速。
2009-02-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Intergalactic Transmission and its Impact on the Lyα Line
我们研究了Lyα波长附近的辐射的星系际传输。在详细的宇宙学水动力模拟中，通过模拟星系际介质（IGM）中的视线，研究了IGM对红移2.5 ~ 6.5的Lyα发射星系的线轮廓形状的影响。特别是，我们表明，考虑到IGM的密度和速度场与星系的相关性，光谱的蓝色部分可能会明显减少，即使在相对较低的红移。在某些情况下，这可能为经常引用的外流情景提供了一种替代方案，尽管可以得出结论，该模型仍然是观察到的许多不对称Lyα分布的合理解释。应用计算的波长依赖的传输到模拟光谱从Lyα发射星系，我们得到的分数的光子损失的IGM，除了什么是内部吸收的星系由于尘埃。此外，通过计算Lyα线向蓝方向的辐射透射率和宇宙微波背景汤姆逊散射的总光学厚度，并与相应的观测值进行比较，我们能够将宇宙再电离的时间限定在z <~ 8.5。
2010-12-06 astro-ph.CO
Spatial fluctuations of the intergalactic temperature-density relation after hydrogen reionization
再电离后IGM的热状态对再电离的时间和电离源的性质敏感。我们在这里模拟了IGM的热状态在宇宙学辐射转移模拟一个现实的，扩展的，空间不均匀的氢再电离过程，仔细校准与Ly-alpha森林数据。我们将这些与使用空间均匀电离背景运行的宇宙学模拟进行比较。与现实的增长的电离区域和现实的传播再电离红移的模拟显示，正如预期的那样，显着的空间波动的温度-密度关系（TDR）的后再电离IGM。最近电离的区域是最热的，并表现出较平坦的TDR。在与从Ly-alpha森林数据推断的平均TDR一致的模拟中，这些空间波动对IGM在z ~ 4-6处的Ly-alpha不透明度的统计特性具有中等但显著的影响。在精确测量IGM的热性质和来自Ly-alpha森林数据的暗物质在此红移范围内的自由流时，应考虑到这一点。然而，我们的模拟预测的TDR的空间变化比解释z > 5.5时在大尺度（> 50 Mpc/h）上观察到的大空间不透明度波动所需的小约两倍。
2018-05-16 astro-ph.CO
Radiative Transfer Simulations of Ly$α$ Intensity Mapping During Cosmic Reionization Including Sources from Galaxies and the Intergalactic Medium
本文通过包含星系际介质辐射转移的Ly$α$强度映射模拟，研究不同来源和天体物理参数对功率谱的影响，发现功率谱斜率对中性分数敏感，可用于约束宇宙再电离。
2025-07-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing patchy reionisation with JWST: IGM opacity constraints from the Lyman-$α$ forest of galaxies in legacy extragalactic fields
本研究利用JWST NIRSpec光谱首次表征高红移星系冈恩-彼得森槽，得出再电离末期基于星系的IGM不透明度约束，验证了其与类星体观测的一致性，并关联星系过密区与低IGM不透明度，为识别再电离源提供新方法。
2025-08-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Forest without Trees is still Fruitful: Constraints on the thermal state of the neutral IGM at $z\approx5.6$ with the 21-cm forest power spectrum
INAF–Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；SISSA, International School for Advanced Studies（国际高等研究院）；IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；McGill University（麦吉尔大学）；Trottier Space Institute, McGill University（麦吉尔大学特罗蒂尔太空研究所）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；International Centre for Radio Astronomy Research, Curtin University（科廷大学国际射电天文研究中心）；Australia Telescope National Facility, CSIRO（澳大利亚联邦科学与工业研究组织的澳大利亚望远镜国家设施）；Department of Astronomy, Astrophysics and Space Engineering, Indian Institute of Technology（印度理工学院天文学、天体物理学与空间工程系）
研究利用uGMRT对J352 - 15的观测测量21厘米森林功率谱，通过与模拟光谱比较作贝叶斯推断，虽未统计检测到森林，但联合限制了中性氢分数及温度平均值，不支持特定冷中性IGM模型，显示21厘米森林进入观测信息统计阶段。
2026-07-20 astro-ph.CO
Observational Signatures of Lyman Alpha Emission from Early Galaxy Formation
下一代望远镜的目标是直接观察第一代星系，这些星系启动了我们宇宙中的再电离过程。Lyman Alpha（Lya）发射线被强有力地预测为这些星系最突出的内禀光谱特征，使其成为寻找和研究高红移星系的理想目标。我简要地讨论了为什么Lya发射星系（LAEs）提供了一个很好的探测星系际介质（IGM）在再电离时代（EoR）。我认为，如果我们希望充分利用LAEs作为探针的EoR，重要的是要了解是什么驱动他们观察到的红移演变后，再电离完成。解释现有LAE观测的一个重要的不确定性涉及电离IGM对星系发射的Lya光子的影响，这与星系外流中通过HI散射的影响密切相关。通过星系外流的散射也可以改变Lya谱线的形状，这样即使通过完全中性的IGM，发射的Lya辐射的> 5%也会直接传输到观测者。最后，我讨论了什么是必需的-观测和理论-解决影响现有的解释LAEs数据的不确定性。
2011-02-15 astro-ph.CO
Modeling the Intergalactic Medium during the Epoch of Reionization
观测和理论宇宙学的一个主要目标是观察我们宇宙历史上第一个星系形成的基本上未被探索的时间段，并解释这些测量结果。早期的星系在再电离时期（EoR）通过光电离气体对周围星系际介质（IGM）中的气体产生了巨大的影响。这个时期可能跨越了宇宙时间的一段延长：电离区域在早期星系周围形成并增长，逐渐填充了宇宙体积的越来越大的部分。在某个时候--到目前为止还不确定，但在大爆炸后的第一个十亿年左右--基本上整个宇宙体积都充满了电离气体。IGM的性质提供了关于早期星系群的形成时间和性质的有价值的信息，因此许多研究第一个发光源的方法都是基于对周围星系际气体的测量。在未来十年内，改进IGM和早期星系群再电离时代观测的前景是突出的。基于此，我们回顾了再电离过程中IGM模型的现状。我们专注于几个关键方面的再电离时代的现象和描述：体积平均电离分数的红移演化，电离光子的源和汇的属性，以及模型描述的空间变化的电离分数，紫外辐射场，IGM的温度，和气体密度分布。
2015-11-04 astro-ph.CO
Constraints on the $z\sim6-13$ intergalactic medium from JWST spectroscopy of Lyman-alpha damping wings in galaxies
JWST通过研究Lyman-alpha衰减翼约束z≈6-13的星际介质，发现高信噪比光谱能准确推断中性分数，并揭示高红移星系的吸收特性与暗物质晕关联。
2025-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fast radio bursts as a cosmic probe?
我们讨论了使用快速射电暴（FRB），如果宇宙学，作为一个可行的宇宙探测的可能性。我们发现，对于不是来自星系中心或恒星形成区的FRB，宿主星系对检测到的色散测量的贡献可能不明显。然而，星系际介质（IGM）的不均匀性，导致显着偏离的色散措施从简化的均匀IGM模型中预测的单个事件。幸运的是，沿着不同的视线，但在一个非常窄的红移间隔（例如，$Δz \sim 0.05$或$Δz \sim 0.05(1+z)$），平均观测到的色散测量的平均值不会遇到这样的问题，因此可以用作宇宙探测器。我们表明，在乐观的情况下（例如，在每个$Δz$中测量了数十个FRB，最远的FRB位于红移$\geq 3$ ;宿主星系和FRB源对检测到的色散测量贡献很小），并且具有所有的不确定性（即IGM的不均匀性、宿主星系的贡献和不确定性以及$f_{\rm IGM}$的演化和误差），FRB可以帮助限制暗能量的状态方程。
2014-05-22 astro-ph.CO
Inferring the Thermal History of the Intergalactic Medium from the Properties of the Hydrogen and Helium Lyman-alpha Forest
星系际介质（IGM）气体的起源于遥远类星体光谱中的莱曼α森林，它编码了关于结构形成的物理学信息和扩散重子物质的早期热力学。在这里，我们使用了一个庞大的套件的400多个高分辨率的宇宙流体动力学模拟运行的图形处理单元加速代码Cholla研究IGM在高空间分辨率保持在整个计算量。模拟捕捉范围广泛的可能的星系际气体的热历史，通过改变的幅度和时间的光加热和光电离背景所产生的恒星形成的星系和活动星系核。在2.2 <= z <= 5.0的整个范围内，将合成光谱与观测到的14个红移仓中氢的一维通量功率谱以及在2.4 < z < 2.9的范围内5个红移仓中氦的莱曼α不透明度进行统计比较，严格限制了IGM的光电离和光加热历史。通过利用现有的莱曼-阿尔法森林数据的约束力来打破模型简并，我们发现IGM经历了两个主要的再加热事件，从氢和氦的非平衡电离超过1.2 Gyr的宇宙时间。对于我们的最佳拟合模型，氢再电离在z~6.0时完成，第一个IGM温度峰T_0 ~ 1.3x10^4 K，然后是He II的再电离，在z~3.0时完成，产生第二个温度峰T_0 ~ 1.4x10^4 K。我们将讨论如何使用我们的结果来获得有关氢和氦再电离的时间和来源的信息。
2022-06-05 astro-ph.CO
A consistent and robust measurement of the thermal state of the IGM at $2 \leq z \leq 4$ from a large sample of Ly$α$ forest spectra: Evidence for late and rapid HeII reionization
我们用103个高分辨率、高信噪比的Ly $α$森林光谱样本，用四种不同的通量分布统计量，在红移范围$2 \leq z \leq 4$内的十个红移仓中，计算了星系际介质的热态。我们的测量是用模拟光谱校准的，这些模拟光谱来自于用我们的热IGM演化代码CITE后处理的一套大型流体动力学模拟，对预期温度-密度关系的振幅和斜率进行精细采样。从我们的测量的通量功率谱，多普勒参数分布，以及小波和曲率统计推断的热参数同意在各自的误差范围内，都清楚地显示了温度的峰值和最小的斜率的温度密度关系预期从HeII再电离。结合我们从不同通量统计的测量，给出了平均密度下峰值温度的$T_0=(14750 \pm 1322)$ K和相应的最小斜率$γ= 1.225 \pm 0.120$。温度演变的峰值出现在$z \approx 3$，与先前的测量结果一致，该测量结果表明存在这样的峰值，尽管具有较大的分散。使用CITE，我们还计算了五个广泛使用的（空间均匀）UV背景模型预测的IGM的热状态。相当快速的热演化推断我们的测量是很好地再现的两个模型，如果我们假设（物理上动机良好）的非平衡演化与光加热速率，减少了一个温和的因素$\sim 0.7-0.8$。其他三个模型预测HeII的再电离时间更长，温度峰值比我们的测量结果更早和更高。
2021-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the Formation of Warped Gas Disks in Galaxies
我们认为，最常见的情况下，适用于星系，即在星系群的成员约$10^{13}h^{-1} M_\odot$总质量，并估计伴随的物理条件的星系际介质（IGM）的密度和相对星系IGM空间速度。然后，我们调查这样一个典型的星系IGM相互作用的动力学后果的旋转气体盘内的星系势。我们发现，旋转的外盘系统地扭曲成一个特征性的“翘曲”形态，在大多数研究充分的附近系统中已经有据可查的类型。这种扭曲在两个旋转周期内迅速建立，并且是长期存在的，至少存在十年。相互作用的第二个后果是形成在盘中传播的单臂逆行螺旋波图案。我们认为，无处不在的翘曲现象可能会被用来重建IGM的密度分布和星系群内的个别成员轨道。
2014-01-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
VLT LBG Redshift Survey II: Interactions between galaxies and the IGM at z ~3
我们在9个VIMOS LBG红移巡天中测量了243个z ~3类星体的红移，每个巡天都以一个已知的亮类星体为中心。利用这些类星体的光谱，我们测量了导致Lya森林的中性氢气和1020个Lyman-break星系在z ~3处的互相关。我们发现，在星系的5 h^-1 Mpc范围内，中性氢的吸收量会增加，这与Adelberger等人（2003，2005）的结果一致。Lya-LBG互相关在大于3 h^-1 Mpc的尺度上可以用幂律来描述。当考虑星系速度色散时，我们在较小尺度（<2 h^-1 Mpc）下的结果也与Adelberger等人（2005）的结果非常一致。几乎没有直接的迹象表明，一个地区的传输尖峰以上的平均IGM值，这可能表明存在的恒星形成反馈。为了测量星系的速度色散，包括内在的LBG速度色散和红移误差，我们使用了Bielby等人（2010）的LBG-LBG红移空间失真测量。我们发现Adelberger等人（2003）的结果中所暗示的红移-空间传输尖峰太窄，在可能存在LBG速度色散的情况下不可能是物理的，并且很可能是统计上的偶然。然而，我们和以前的数据都不能排除存在一个狭窄的，真实的空间传输尖峰，考虑到LBG周围的Lya吸收增加的证据，这可以掩盖尖峰的存在时，与现实的LBG速度色散卷积。最后，我们在类星体光谱中识别出了176个CIV系统，并发现在10 h^-1 Mpc尺度下LBG-CIV…
2010-06-22 astro-ph.CO
The Ultimate Fate of Cosmic Rays from Galaxies and their Role in the Intergalactic Medium
大部分由恒星形成星系产生的宇宙射线（CR）会逃离它们，进入星系际介质（IGM）。银河风终止冲击也可能加速CR。我表明，这些CR的平均压力可以达到平均莱曼α森林热压力的数量级内。在z >~ 1时，它们的压力甚至可能占主导地位。我还证明，无论IGM阶段的CR驻留，他们有助于显着的压力，如果它的温度是~ $10^4$ K，只要介子和库仑损失可以忽略不计。CR的最终位置取决于星系际磁场的结构和强度。我认为，CR最终至少30千秒差距从他们的祖先星系。CR可以在IGM中自限制到声速，产生>~ $10^{-13}$ G磁场。这些考虑暗示了非热IGM的存在和重要性。
2015-01-29 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Magnetised winds in dwarf galaxies
星系间磁场的起源和大小在磁场演化的全球图景中至关重要，因为它被认为是星系磁场和星系团磁场之间在更大尺度上缺失的一环。我们正在测试矮星系是否是解释IGM富集的好候选者：在它们的圆盘形成并触发星系发电机之后，超新星反馈将发射强风，驱逐IGM中的磁场线。我们已经进行了MHD模拟孤立的矮星系，形成自洽内冷却晕。使用RAMSES代码，我们第一次模拟了磁化超新星驱动的星系外流的形成。这种模拟是使用完全宇宙学模拟进行更真实建模的重要一步。我们的模拟很好地再现了观测到的螺旋星系中磁场的性质。模拟盘的形成和演化导致了强磁场放大：末级风泡中的磁场比初始值大一个数量级。圆盘中的磁场基本上是环形的，由于差动旋转而随时间线性增长。我们讨论的后果，这个简单的机制上的宇宙演化的磁场：我们提出了一个新的方案的演化的磁场，矮星系发挥了关键作用，在IGM放大和喷射磁能，导致我们所谓的“宇宙发电机”，可能有助于相当高的磁场强度，今天在星系和星系团。
2010-07-09 astro-ph.CO
Probing the IGM/Galaxy Connection IV: The LCO/WFCCD Galaxy Survey of 20 Fields Surrounding UV Bright Quasars
我们公布了20个包含紫外亮类星体（z_em为0.1 ~ 0.5）的区域的星系巡天，这些类星体可用于研究星系与低z星系际介质（IGM）吸收系统之间的关联。该调查是有限的星等（R~19.5等）和高度完整的10'从类星体在每个领域。它被设计用来探测与类星体发生碰撞参量为rho 1 Mpc（z=0.1）的矮星系（L ~ 0.1 L*）。完整的样本（所有20个字段）包括84718个源的R波段测光和2800个源的确认红移。这包括1198个星系，0.005 < z <（z_em - 0.01），中位红移为0.18，这可能与IGM吸收线有关。所有的图像都是用斯沃普40”望远镜上的相机获得的，光谱是通过使用拉斯坎帕纳斯天文台（LCO）的杜邦100”望远镜上的WFCCD摄谱仪进行狭缝掩模观测获得的。本文介绍了该调查的数据处理、成像分析、光度测量和光谱分析。我们将每个领域中所有源的主要测量结果制成表格，并在线提供光谱数据集。
2011-03-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Inferring the IGM thermal history during reionisation with the Lyman-$α$ forest power spectrum at redshift $z \simeq 5$
我们使用宇宙学流体动力学模拟，以评估约束银河系际介质的热历史的可行性，在再电离与Ly $α$森林在$z\simeq5$。综合热历史有一个可测量的影响，可以从多普勒展宽在这个红移的传输通量功率谱。我们使用每个质子的累积能量$u_0$来参数化这一点，$u_0$以平均背景密度沉积到气体包裹中，这一数量与模拟中的气体密度功率谱紧密相关。我们构建了视线Ly $α$森林功率谱的模拟观测，并使用马尔可夫链蒙特卡罗方法恢复$u_{0}$在红移$5 \leq z \leq 12$。$\sim 20$ %的统计不确定性预计（在68%的置信度）在$z\simeq 5$使用高分辨率光谱与总红移路径长度的$Δz=4$和一个典型的信号-噪声比$\rm S/N=15$每像素。对预期系统不确定性的估计是可比的，这样现有的数据应使测量$u_0$在$\sim 30$ %。这转化为区分在$z\simeq 5$具有类似瞬时温度的再电离情景，但每个质子的能量沉积在红移间隔$5\leq z \leq 12$上不同的$2$ - $3\, \rm eV$。对于再电离后的初始温度$T\sim 10^{4}\rm\,K$，这对应于我们模型中早期（$z_{\rm re}=12$）和晚期（$z_{\rm re}=7$）再电离之间的差异。
2016-08-23 astro-ph.CO
Acceleration of primary and secondary particles in galaxy clusters by compressible MHD turbulence: from radio halos to gamma rays
射电观测发现，在动力扰动的星系团（射电晕）中央Mpc区域存在大尺度的非热源。这些来源的形态和光谱特性表明，发射电子的加速空间分布和温和的机制，提供了一些间接的证据，在星系间介质（IGM）的湍流加速。最近通过伽马射线和射电观测，我们只得到了IGM中相对论质子能量的上限。然而，这些质子（理论上）应该是IGM中主要的非热粒子成分，这意味着在某种程度上不可避免地产生次级粒子，这些次级粒子可能对星系灌肠的伽马射线和射电性质产生深刻影响。继Brunetti和Lazarian（2007）之后，本文考虑了MHD湍流理论的进展，以全面描述IGM中的湍流，并通过考虑初级粒子和次级粒子的自洽再加速，扩展了我们以前对可压缩MHD湍流引起的粒子加速的计算。在这些条件下，我们预计射电到伽马射线的发射是从星系团产生的，其复杂的光谱取决于热气体和暗物质的动力学。非热发射结果与射电观测和硬X射线和伽马射线观测的限制非常一致。在我们的模型中，巨大的射电晕只在合并（湍流）集群中产生。然而，在第二次占主导地位的IGM中的电子组件的情况下，我们预计，在更轻松的集群的百万分之一规模的同步辐射的水平已经接近的无线电上限来自目前的观察集群没有无线电晕。
2010-08-01 astro-ph.CO
The depletion of gas in high-redshift dwarf galaxies from an inhomogeneous reionization
星系际介质（IGM）的再电离可能是不均匀的和扩展的。通过加热IGM和来自星系外围的光蒸发气体，这个过程可以对结构的生长产生巨大的影响。利用一套大参数空间的球对称坍缩模拟，研究了电离紫外背景（UVB）对重子在暗物质晕上凝聚的影响。我们提出了一个表达式的晕重子分数，这是一个明确的函数：（i）晕质量;（ii）UVB强度;（iii）红移;（iv）红移的晕暴露于UVB。我们还提出了一个相应的表达式的特征或临界质量，定义为晕质量保留一半的重子相比，全球的价值。由于我们的结果是普遍的和物理动机，它们可以广泛地应用于非均匀再电离模型。
2013-01-28 astro-ph.CO
