An Exploration of AGN and Stellar Feedback Effects in the Intergalactic Medium via the Low Redshift Lyman-$α$ Forest
本文利用CAMELS模拟研究低红移Lyα森林，揭示Simba中AGN喷流与恒星反馈显著改变柱密度和b值分布并加热星系际介质，而IllustrisTNG中仅恒星反馈有细微影响，强调同时约束恒星与AGN反馈的重要性。
2023-11-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
A New Constraint on the Simulation of the Intergalactic Medium through the Evolution of the Neutral Hydrogen Fraction in the Epoch of Reionization
本研究利用21cmFAST模拟星系际介质，通过比较不同初始条件下中性氢分数演化与观测数据，排除了大量模型，仅保留少数高精度符合观测的模拟，从而对热历史关键参数施加新约束。
2023-06-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
The Intergalactic Medium
本章概述星系际介质（IGM）的一般性质，重点介绍其依赖宇宙环境与时间的特性、模拟其物理状态的原理、类星体光谱学探测方法及未来观测展望，以增进对IGM的理解。
2025-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Thermal state of the intergalactic medium at $z\sim2-4$
本文提出了一种新的方法来推断星系际介质在$z\sim 2-4$再电离后时期的温度-密度关系参数。该方法是基于对Ly $α$吸收体分布随柱密度和多普勒参数的变化的分析。这种方法使我们能够测量的幂律指数$γ$的温度-密度关系和一定的组合的温度下的平均密度$T_0$和氢光电离率$Γ$。为了分别估计$T_0$和$Γ$，我们采用了Ly $α$森林有效不透明度和模型气体概率密度函数的测量。我们发现，$γ$往往低于1.6，并在红移$\sim3$达到1.3。在所研究的红移范围内，平均密度下的推断温度为$\sim(2\pm0.5)\times10^4$ K。这两种估计都有利于He II在$z\gtrsim3$的再电离。我们发现氢的光电离速率为$\sim0.6\times10^{-12}$ s $^{-1}$，这与以前的测量结果是一致的。
2019-10-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Intensity mapping of Loeb-Rybicki haloes from scattering of galactic Lyman-$α$ emission by the diffuse intergalactic medium before reionization
Université de Genève（日内瓦大学）；The Green Concept - Institute for Carbon Assessments and Restoration Ecology（绿色概念-碳评估与恢复生态研究所）；Harvard University（哈佛大学）
利用JWST数据预测z~9-16星系Ly-α光度演化，计算Loeb-Rybicki晕的功率谱，发现SPHEREx和CDIM等实验可统计探测其强度映射信号，并与21-cm发射互相关可显著探测至z~13。
2026-06-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Characterization of the warm--hot intergalactic medium near the Coma cluster through high--resolution spectroscopy of X Comae
我们分析了所有可用的档案XMM牛顿观测的后发座X，一个明亮的X射线类星体后面的后发座星系团，研究在最近的大质量星系团附近的温暖，热的星系际介质的属性。RGS的观测证实了在后发座红移处可能存在Ne IX K-α吸收线，尽管统计意义有限。因此，该分析与Takei等人（2007）基于这些数据子集的早期分析一致。然而，它的大柱密度和光学深度表明吸收介质的条件是不可信的，从而对其真实性产生了严重的怀疑。钱德拉从未观测到彗星X，因此无法提供有关该来源的更多信息。我们结合上限的存在下，其他X射线吸收线（特别是从O VII和O VIII）在红移的后发座与积极的测量软过量发射从后发座测量ROSAT（Bonamente等。在kT~1/4 keV的温热气体的发射和吸收线的上限的组合提供了有用的约束的密度和视线长度的假定WHIM对昏迷。我们的结论是，假定的温暖，热介质向后发座是符合预期的性质，与重子过密度>=10和几十Mpc的量级的视线范围。
2017-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
The igmspec Database of Public Spectra Probing the Intergalactic Medium
我们描述了igmspec的v02，这是一个探测星系际介质（IGM）的紫外、光学和近红外光谱数据库。这个数据库是specdb github组织的specdb存储库的一个子系统，包括403277个独特的来源和434686个来自世界上最大的天文台的光谱。所有这些数据都分布在一个约25 GB的HDF5文件中，该文件由加州大学天文台和加州大学圣克鲁斯分校维护。specdb软件包包括用于搜索源目录和光谱数据集的Python脚本和模块，以及用于光谱分析的linetools软件包的软件链接。该存储库还包括用于生成符合国际虚拟天文台联盟（IVOA）协议的私有光谱数据集的软件，以及用于IVOA简单光谱访问查询的基于Python的接口。未来版本的igmspec将吸收其他来源（如伽马射线暴余辉）和其他调查，因为他们成为公开可用。总体目标是包括有效探测IGM的每个频谱。specdb未来的数据库可能包括公开可用的星系光谱（exgalspec）和已发表的超新星光谱（snspec）。鼓励社区在github上加入这项工作：https://github.com/specdb
2017-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Stabilizing effect of magnetic helicity on magnetic cavities in the intergalactic medium
我们研究了磁螺旋度对星系际介质中浮力磁腔稳定性的影响。在这些空腔中，我们插入螺旋磁场，并测试是否螺旋度可以增加其稳定性，通过开尔文-亥姆霍兹不稳定性粉碎，并与，他们的寿命。这是比较的情况下，外部垂直磁场，这是已知的，以减少增长率的开尔文-亥姆霍兹不稳定性。通过比较具有相同磁能的低螺旋度和高螺旋度结构，我们发现内部螺旋磁场使腔体稳定。这种效应随着螺旋度含量的增加而增加。用外部磁场稳定腔体反而需要在更高的磁能下显著更强的场。我们的结论是，螺旋磁场的存在是一个可行的机制来解释的稳定性星系际空腔的时间尺度超过1亿年。
2020-04-27 astro-ph.GA
Finding the missing baryons in the intergalactic medium with localized fast radio bursts
重子失踪问题是天文学中尚未解决的主要问题之一。快速射电暴（FRB）是一种明亮的毫秒级脉冲，起源不明。FRB的色散度量被定义为沿视线方向的电子柱密度，并考虑到每个电离重子。在这里，我们使用22个定域FRB测量宇宙的重子含量。不同于以往的作品，固定的FRB宿主星系的色散措施的值，忽略了星系际介质（IGM）的不均匀性，我们使用的色散措施的概率分布贡献的宿主星系和IGM从国家的最先进的IllustrisTNG模拟。我们导出了$Ω_b=0.0490^{+0.0036}_{-0.0033}$（1 $σ$）的宇宙重子密度，精度为7.0%.这个数值与其他测量结果非常一致，例如宇宙微波背景和大爆炸核合成。我们的工作支持重子并没有消失，而是存在于IGM中。
2022-11-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
On the detectability of visible-wavelength line emission from the local circumgalactic and intergalactic medium
我们描述了一种新的方法来研究星系际和环星系介质中的本地宇宙：通过窄带成像的超低表面亮度的可见光波长线发射的直接检测。我们使用流体动力学宇宙学模拟EAGLE来研究这种发射在低红移（$z$ $\lesssim$ 0.2）的预期亮度。扩展晕中的H $α$发射（类似于在高红移星系周围检测到的扩展Ly $α$晕/斑点）具有$\gtrsim700$光子cm $^{-2}$ sr $^{-1}$ s $^{-1}$到$\sim$ 100 kpc的表面亮度。模拟观测表明，配备了最先进的窄带滤光片的蜻蜓长焦阵列可以在$\sim$ 10小时的曝光时间内直接对这些结构成像。这种气体发出的H $α$荧光可以用来对局部紫外背景和星系周围的气体流动施加强约束。探测来自弥漫星系际介质（“宇宙网”）的H $α$发射超出了目前的能力，但使用假设的1000透镜蜻蜓阵列是可能的。
2019-04-16 astro-ph.GA
High-ionisation oxygen absorption from the Warm-Hot Intergalactic Medium in Simba
我们在Simba宇宙流体动力学模拟套件中研究了星系际Ovi、Ovi和Oviii吸收体的物理条件、环境和统计特性。目标是了解这些高电离吸收体的性质，并测试辛巴令人惊讶的预测，即$z=0$的宇宙重子的$\sim 70\%$位于活动星系核（AGN）的喷流反馈驱动的温热星系际介质（WHIM）中。通过比较一个完整的物理辛巴运行与一个与射流关闭，我们发现，射流反馈导致广泛的加热，影响吸收形态，特别是较高的离子。然而，可检测的吸收剂的物理性质的分布没有显著影响。更高的电离吸收剂探测更热的气体，正如预期的那样，但在辛巴所有的离子都出现在类似的超密度（通常是$δ\sim20-30$），类似的环境（主要是灯丝）和类似的最近晕距离（通常是$\sim2-3r_{200c}$）。辛巴匹配观测到的Ovi柱密度分布函数（CDDF）相当不错，但根据预测的CDDF初步来自两个检测到的星系际Ovii吸收。在有或没有射流的$z=1$，预测的CDDF非常相似，但通过$z=0$显示出差异，特别是在高柱端。尽管有一些差异，辛巴重现现有的观察以及或优于其他可比的模拟，这表明辛巴的广泛喷流加热不能排除这些数据。这些结果提供了希望，未来的X射线和紫外线设施可以提供显着的限制银河反馈模型从高电离IGM金属吸收剂。
2022-03-28 astro-ph.GA
The positron density in the intergalactic medium and the galactic 511 keV line
511千电子伏的电子正电子湮没线，最近的特点是积分/SPI实验，是高度集中向银河系中心。尽管经过几十年的审查，它的起源仍然不明。我们提出了一个新的方案，其中已知的河外正电子源，如无线电喷流的活动星系核（AGN）填充星系际介质与MeV的e+e-对，然后吸积到银河系。我们发现，将弥散宇宙射电背景（CRB）解释为来自具有与观测到的强活动星系核喷流中的核心和射电瓣相似特征的射电源，表明星系际正电子-电子比可能高达10^{-5}，尽管如果CRB不是全部由对产生，或者如果不是所有正电子都逃逸到星系际介质中，那么这一比例可能会降低。假设银河系的物质以每年一个太阳质量的速度吸积，那么只有10^{-7}的正电子-电子比就足以解释银河系511 keV辐射的大部分。一个简单的球形吸积模型预测的排放曲线在中央隆起高度峰值，与积分观测一致。然而，一个角动量吸积的现实模型可能意味着盘上更广泛的发射，其不确定性取决于磁场结构和星系晕中的湍流。
2013-04-01 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
IGM-Vis: Analyzing Intergalactic and Circumgalactic Medium Absorption Using Quasar Sightlines in a Cosmic Web Context
我们介绍IGM-Vis，一种新颖的天体物理可视化和数据分析应用程序，用于研究星系及其周围的气体，以及它们的大尺度环境，宇宙网。环境是星系从活跃的恒星形成演化到静止状态的一个重要因素，即使有，也很少有可辨别的恒星形成活动。星系的气体晕（环星系介质，CGM）在它们的演化中起着关键作用，因为恒星形成所需的气体和任何从广泛观测到的星系风中喷出的气体都必须遇到星系和星系际介质（IGM）之间的界面区域。我们提出了一个分类的任务通常采用IGM/CGM研究通知的天体物理学家在不同的职业水平的调查，并演示了这些任务是如何通过使用我们的可视化软件来促进。最后，我们通过两个深入的用例来评估IGM-Vis的有效性，这些用例描述了使用IGM/CGM数据的真实分析会话。
2019-04-25 astro-ph.GA astro-ph.IM
