Probing quasar lifetimes with proximate $21$-centimetre absorption in the diffuse intergalactic medium at redshifts $z\geq 6$
增强的电离辐射在靠近红移$z\gtrsim 6$类星体的地方产生了星系际Ly $α$传输的短窗口，这些窗口位于类星体Ly $α$发射线的蓝色方向。这些Ly $α$近区的大多数与具有$t_{\rm Q}\sim 10^{5}-10^{7}\rm\,yr$的光学/紫外亮寿命的类星体一致。然而，最小的Ly $α$近区似乎需要短至$t_{\rm Q}\lesssim 10^{4}\rm\,yr$的寿命。这些短的寿命对$z\gtrsim 6$上的$\sim 10^{9}\rm\,M_{\odot}$黑洞的生长提出了明显的挑战。只有当黑洞主要在一个模糊的阶段中生长，或者类星体在与电离氢的平衡时间相当的时间尺度上变化时，才有可能在更长的时间尺度上吸积。然而，区分非常年轻的类星体和经历过仅由Ly $α$吸收的幕式吸积的老类星体是具有挑战性的。因此，我们预测的签名近21厘米吸收周围$z\gtrsim 6$射电响亮类星体。对于星系际氢的适度预热的X射线背景，在任何类星体加热之前的自旋温度$T_{\rm S} \lesssim 10^{2}\rm\,K$，我们发现近21厘米的吸收应该是可观察到的射电响亮类星体的光谱。近21厘米吸收的程度是敏感的类星体的综合寿命。在$2-3\rm\,pMpc$类星体的（射电强）类星体中，来自弥散星系际介质的近21厘米吸收的证据与短类星体寿命$t_{\rm Q}\lesss…
2022-12-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-alpha emitters in a cosmological volume II: the impact of the intergalactic medium
在不久的将来，星系巡天将瞄准莱曼α发射星系（LAE），以揭示暗能量的本质。有人认为LAEs的可观测性与星系际介质的大尺度性质相耦合。这种耦合可能会对观察到的地方经济实体的聚类造成扭曲，给即将进行的调查的解释增加新的潜在困难。我们提出了一个LAEs模型，该模型包含了星际和星系间介质中的莱曼-α辐射转移过程。该模型已在星系形成和演化的GALFORM半解析模型中实现。我们发现星系内部的辐射转移对星系性质产生选择效应。特别是，观测到的LAE往往具有低金属丰度和中等恒星形成率。在低红移，我们没有发现LAEs的空间分布和星系际介质的属性之间的相关性的证据。然而，在高红移的LAEs与视线速度和星系际介质的密度梯度。耦合的强度取决于星系的外流性质和红移。这种效应修改了大规模LAE的聚类，增加了非线性特征。特别是，我们的模型预测修改的形状和位置的重子声学振荡峰。这项工作突出了包括辐射转移物理在LAEs的宇宙学分析的重要性。
2020-01-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing First Galaxies and Their Impact on the Intergalactic Medium through the 21-cm Observation of the Cosmic Dawn with the SKA
本文综述了高红移恒星和X射线源形成的理论，以及它们对21厘米背景的影响。主要焦点是在宇宙黎明时的莱曼α泵浦和X射线加热机制，通过在21厘米背景中产生相当大的波动，为高红移天体物理学打开了一个新的观测窗口。我们描述了观测前景的功率谱分析和三维层析成像（成像）的签名，这些早期天体物理源SKA 1-LOW和SKA 2。
2015-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the Dependence of the Intergalactic Medium on Large Scale Environment Using the Low Redshift Lyman Alpha Forest
我们研究的统计数据的低红移Ly-alpha森林中的自适应网格细化流体动力学宇宙学模拟足够的体积，包括不同的大尺度环境。我们比较了我们的HI柱密度分布的吸收器与最近的工作和我们的模拟的两个高度细化的区域之间：一个大规模的密度过大和大规模的密度不足（规模约为20 Mpc）。我们使用不同的模拟方法恢复了Kollmeier et al.（2014）中给出的平均结果。我们进一步分解这些结果作为环境的函数，以研究吸收体统计对大尺度密度的详细依赖性。我们发现，HI柱密度分布的斜率在10 $^{12.5}$ $\le$ N $_{HI}$ /cm $^{-2}$ $\le$ 10 $^{14.5}$范围内依赖于环境，这样的斜率变得更陡的环境密度，这种差异反映了不同的物理条件的星系际介质在这些尺度上。我们跟踪这种差异的不同温度结构的灯丝在不同的环境。具体而言，在密度过高的灯丝是热的，相应地，是由气体与较低的HI分数比那些在欠密度的环境。我们的研究结果强调，为了了解物理驱动HI CDD，我们不仅需要改进电离紫外光子的来源，而且还需要改进IGM的物理条件，以及如何作为大规模环境的函数而变化。
2017-07-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Dispersion of Fast Radio Bursts from a Structured Intergalactic Medium at Redshifts z < 1.5
我们分析的自由电子产生大的色散措施，DM $\approx 300-1600$（单位厘米$^{-3}$ pc），观察到的快速射电暴（FRB）的来源。单个星系通常会从其盘、盘晕界面和环星系介质中的电离气体中产生DM $\sim 25-60$ cm $^{-3}$ pc。对于红移为$z$的FRB源，包含宇宙重子部分$f_{\rm IGM}$的均匀IGM将产生DM $= (935~{\rm cm}^{-3}~{\rm pc}) f_{\rm IGM} \, h_{70}^{-1} I(z)$，其中$I(z) = (2/3 Ω_m)[ \{ Ω_m(1+z)^3 + Ω_Λ \}^{1/2} - 1 ]$。结构IGM的光电离的Ly-alpha吸收剂在宇宙网络中产生类似的色散，建模从观测到的分布，$f_b(N,z)$，H I（Lya-forest）吸收剂的柱密度和红移电离校正和宇宙学模拟的标度关系。将DM（$z$）的解析公式应用于FRB色散的观测表明，对于含有重要重子分数$f_{\rm IGM} = 0.6\pm0.1$的IGM，$z_{\rm FRB} \approx 0.2-1.5$。未来调查的统计分布，DM（$z)$，FRB确定与特定的星系和红移，可以用来校准IGM重子分数和分布的Ly-alpha吸收剂。DM在$\pm10$ cm $^{-3}$ pc水平上的波动将由宇宙网中的细丝和空…
2017-12-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Intergalactic Lyman-$α$ haloes before reionization are detectable with JWST
本文利用JWST观测到的紫外光度并结合数据驱动方法，预测了再电离时期星系际莱曼-α晕的可探测性，发现单个亮晕可在z≲9被探测，堆叠约10个晕可探测至z∼16，为揭示中性星系际氢提供途径。
2024-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
LATIS Data Release: $\sim4200$ Spectra of $z \sim 2-3$ Galaxies, Redshifts, and Intergalactic Medium Tomography Maps
LATIS数据发布提供了约4200个z≈2-3星系的光谱红移和星系际介质3D地图，显著增加了该红移范围的公开数据量。
2025-11-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Metal abundances in the high-redshift intergalactic medium
20年来，8-10米级望远镜的高分辨率光谱学极大地扩展了我们对z>2宇宙中气相金属丰度的看法。这篇文章简要总结了这些研究如何揭示星系际介质中广泛的金属污染，在z~3处的中位丰度[C/H] ~ -3.5，从z~4.3到z~2.4增加了~2-3倍。在典型的星系晕密度较高的情况下，观测发现莱曼极限系统的金属丰度分布范围为5个数量级，从超太阳（[M/H]~+0.7）到原始（[M/H]< -4）气体云。最后，中性阻尼Ly-alpha系统被富集到[M/H] ~ -1.5的中值金属丰度，随着红移到z ~ 4.5而缓慢下降，在该点处，随着再电离的结束，它似乎更迅速地演变。
2013-12-18 astro-ph.CO
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 Determination of the Intergalactic Redshift Dependent UV-Optical-NIR Photon Density Using Deep Galaxy Survey Data and the Gamma-ray Opacity of the Universe
我们计算的星系际背景光（IBL）的强度和光子光谱的红移的函数使用的方法的基础上获得的许多不同的波段从本地到深星系调查的观测数据。这使我们能够获得一个经验确定的IBL，并量化其基于观测的不确定性。使用我们在IBL上的结果，我们然后将68%的置信上限和下限放在宇宙对伽马射线的不透明度上，不需要过去计算所需的理论假设。我们比较我们的结果与测量的河外背景光和上限从费米伽马射线太空望远镜的观测。
2012-11-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Estimation of the temperature-density relation in the intergalactic medium at $\mathbf{z\sim 2-4}$ via Ly$\mathbfα$ forest
类星体光谱提供了一个独特的机会，研究星系际介质在高红移。对Ly $α$森林的谱分析使我们能够约束星系际介质的有效状态方程及其在宇宙演化过程中的变化。本文根据Keck望远镜获得的50个高分辨率类星体光谱中Ly $α$森林线的Voigt轮廓拟合，给出了$z=1.6-3.7$范围内6个红移仓IGM中温度-密度关系的幂律指数$γ$的新测量值。我们发现IGM态在$z\sim 3$处接近于等温态（$γ\approx 1$），这可能表明HeII在此红移处发生了再电离.
2018-06-04 astro-ph.CO
A downturn in intergalactic CIV as redshift 6 is approached
我们提出了迄今为止最大的调查结果的星系际金属在红移z > 5，使用近红外光谱的9个类星体的发射红移z（em）> 5.7。当我们回顾红移z > 5时，我们第一次发现C IV离子的共动质量密度发生了变化。在平均值<z>= 5.76时，我们推导出Omega（C IV）=（4.4+/-2.6 x10 ^（-9）），这意味着在考虑到不同调查的不同灵敏度之后，与z < 4.7时的值相比下降了约3.5倍。观察到的C IV双峰的数量也低了一个类似的因素，与预期的非发展列密度分布的吸收剂。这些结果表明，星系际C IV在仅仅3亿年的时间内迅速积累;这样的积累可能反映了与恒星形成活动水平上升相关的金属积累，从z = 9开始，由星系计数表示，和/或星系际介质（IGM）电离程度的增加，在恒星形成区域的电离前沿重叠之后。如果我们推导出的Ω（C IV）值是IGM的典型值，则意味着金属丰度Z（IGM）= 10^（-4）Z（Sun）。负责合成这些金属的早期型恒星在z = 5.8之前，每个重子只发射一个莱曼连续谱光子;这样的背景不足以保持IGM电离，我们推测可能的因素可以弥补所需的不足。
2009-02-19 astro-ph.CO
Deep Forest: Neural Network reconstruction of intergalactic medium temperature
我们探索使用深度学习来从高红移Lyman-alpha森林中的透射通量推断星系际介质的温度。我们训练神经网络上的模拟光谱集红移z = 2 - 3宇宙流体动力学模拟的输出，包括高温区添加在后处理近似气泡加热氦II再电离。我们评估如何训练的网络能够重建的温度从模拟输入莱曼α森林吸收光谱的多普勒展宽的影响。我们发现，对于具有高分辨率（10 km/s像素）和中等信噪比（20 - 50）的光谱，神经网络能够很好地重建在6 Mpc/h尺度上平滑的IGM温度。集中在不连续性，我们发现，可以相当容易地检测和表征宽度为25 Mpc/h和温度为20，000 K的高温区域。我们展示了一个例子，其中多个视线相结合，产生热气泡的断层图像。深度学习技术可能有助于我们理解氦再电离前后星系际介质的复杂温度结构。
2021-12-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Line Intensity Mapping Prediction from the Cosmic Dawn (CoDa) III Simulation for H$α$ from Galaxies and the Intergalactic Medium during the Epoch of Reionization
利用CoDa III模拟预测再电离时期星系和IGM的H$α$发射强度与来源，提供LIM实验（如SPHEREx和CDIM）的模拟数据以指导观测。
2025-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Efficient adiabatic hydrodynamical simulations of the high-redshift intergalactic medium
我们提出了一个后处理工具GADGET-2绝热模拟各种观察到的属性的Ly $α$森林在$2.5 \leq z \leq 4$，使一个有效的参数估计。特别是，我们的热和电离的历史，不计算自洽默认GADGET-2模型。我们捕获的压力平滑的效果，通过运行GADGET-2在升高的温度地板，并使用适当的平滑内核。我们验证我们的程序，通过比较不同的统计数据来自我们的方法与那些来自使用自洽模拟GADGET-3。这些统计数字是：视线密度场功率谱、通量概率分布函数、通量功率谱、小波统计、曲率统计、HI柱密度（${\rm N_{HI}}$）分布函数、线宽（$b$）分布和$b$与$\log {\rm N_{HI}}$散射。对于$10^4$ K的温度下限和25的典型信噪比，结果在自洽GADGET-3模拟的20%内吻合良好。然而，对于$z=3$处的吸收路径长度为$\sim 5.35$，该差异小于预期的$1σ$样本方差。此外，对于给定的宇宙学，我们得到了一个计算时间因子$\sim N$，用于模拟$N \gg 1$不同热历史下的星系际介质。此外，我们的方法允许我们模拟气体的热和电离状态的非平衡演化，包括由于非标准源如宇宙射线和来自Blazars的高能$γ$射线引起的加热。
2017-11-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fluctuations of the intergalactic ionization field at redshift z ~ 2
（略）目标。探测z ~ 2电离背景辐射的谱能量分布，确定对星系际辐射场有贡献的源。方法.明亮类星体HS 1103 +6416（zem = 2.19）的光谱包含5个连续的金属线吸收系统，它们的zabs分别为1.1923、1.7193、1.8873、1.8916和1.9410。该系统在光学上很薄，显示出多条不同金属离子线，电离势位于极紫外（EUV）范围内（1 Ryd至0.2 keV）。对于每一个系统，EUV SED的基本电离场重建的一种特殊的技术，解决光谱学中的逆问题。对于zabs = 1.8916系统，分析还涉及到莱曼系的HeI共振线和HeI 504 A连续谱，这是第一次在除太阳以外的任何宇宙天体中看到。结果从一个系统到另一个系统，电离连续统的SED发生了显著的变化，表明z ~ 2处的星系际电离场至少在Delta_z ~ 0.004的尺度上波动。这与从HeII和HI Lyman-alpha森林测量在红移2和3之间估计的Delta_z ~ 0.01是一致的。
2013-03-05 astro-ph.CO
Upper Limit on Dimming of Cosmological Sources by Intergalactic Grey Dust from the Soft X-ray Background
活动星系核（AGN）产生的软X射线背景（SXB）约占80%，其光子能量为0.5<E<2 keV。如果尘埃弥漫在星系际介质中，它的散射不透明性会在活动星系核周围产生弥散的X射线晕。考虑到已知的星系和星系团，只有一小部分F_halo <10%的SXB可以在活动星系核周围以弥散X射线晕的形式存在。因此，我们限制星系际不透明度的光学/红外光子从大尘埃颗粒（半径范围为a=0.2-2.0 μ m）的水平τ_GD<0.15（F_halo/10%）的红移z~1。我们的结果仅弱依赖于星系际尘埃的粒度分布或红移演化。活动星系核X射线图像的叠加可以用来改善我们的约束条件，并减少尘埃作为未来超新星调查的系统不确定性来源的重要性，这些调查旨在提高测量暗能量状态方程红移演化的精度。
2009-02-26 astro-ph.CO
The Impact of Coupled Dark Energy Cosmologies on the High-Redshift Intergalactic Medium
我们提出了一个分析的高分辨率流体动力学N体模拟耦合暗能量宇宙学的重点是在高红移星系际介质（IGM）的透射莱曼α通量的统计特性。在这些模型中，扩散宇宙网的增长与标准LCDM情况不同：密度分布偏向于欠密度区域，物质功率谱通常较大（以尺度依赖的方式）。这些差异在莱曼α通量中也是明显的，并且在z=2-4处，对于高透射率区域和耦合参数β= 0.08（β= 0.2）的值，通量概率分布函数（pdf）中的差异大于5%（10%）。当β= 0.08（β= 0.2）时，通量功率谱也受到~2%（~ 5-10%）量级的影响，并与红移有关。我们推断的行为的磁通PDF和磁通功率的合理范围内的耦合和本约束，使用目前的高，低分辨率的数据集。我们发现一个上限β< 0.15（在2 σ置信水平），这是获得仅使用IGM数据，并与其他大尺度结构探针推断的竞争力。
2011-01-31 astro-ph.CO
Cosmic ray heating of intergalactic medium: patchy or uniform?
研究了高红移恒星形成星系周围的星系际介质（IGM）由于宇宙线（CR）的加热。我们考虑到低能量宇宙射线的扩散，并研究由此产生的加热的斑块。我们讨论了高红移微晕（$z\sim 10\hbox{--}20$，M $\sim 10^5\hbox{--}10^7$ M $_\odot$）周围IGM加热的情况，并对扩散系数$D\le 1\times 10^{26}$ cm $^2$ s $^{-1}$设定了上限，以使$z\sim 10$处的加热不均匀，并且$D\le 5\hbox{--}6 \times 10^{26}$ cm $^2$ s $^{-1}$在$z\sim 20$。对于$D$的典型值，我们的结果表明均匀加热CR在高红移，虽然有磁场和其他CR参数的不确定性。我们还讨论了连续恒星形成的两种情况，一种是星系的恒星形成率（SFR）高到足以使附近的IGM光电离，另一种是SFR低到足以保持中性，但高到足以引起宇宙射线质子显着加热。在中性的情况下（低SFR），我们发现，由此产生的加热可以使气体热比宇宙微波背景（CMB）辐射的$D < 10^{30}$厘米$^2$的$^{-1}$，在几千秒差距的星系，不太可能探测到不久的将来的射电观测。在光电离IGM（高SFR）的情况下，在高红移（PDMATHAMBMX）星系附近的气体加热质量$\ge 10^{12}$ M $_\odot$可以抑制气体进入星系。…
2018-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Towards a Unified Description of the Intergalactic Medium at Redshift z~2.5
我们检查了最近对z~2.5星系际介质（IGM）的测量，这些测量将HI频率分布f（N）和平均自由程MFP约束到电离辐射。我们认为，线混合和集群的强吸收线系统，导致以前的作者系统地高估了有效的莱曼极限不透明度，产生太小的MFP的IGM。我们进一步表明，最近发表的测量f（N）在log NHI ~ 16存在强烈的分歧，这意味着低估了样本方差和/或系统学（如线饱和度）的不确定性。考虑到f（N）测量的较大不确定性，本文提出了一种新的三次Hermite样条函数f（N）模型，该模型在随机分布吸收系统的假设下，合理地满足了所有的观测约束。然而，我们警告说，这种形式主义是无效的光吸收集群和使用玩具模型来估计的影响。未来的工作必须适当地考虑IGM的非泊松性质。
2014-01-20 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 Properties of Low Redshift Intergalactic O VI Absorbers Determined from High S/N Observations of 14 QSOs with the Cosmic Origins Spectrograph
本文报道了利用宇宙起源光谱仪（COS）对14个类星体进行盲测，在z < 0.5，红移路径为3.52，分辨率为~18 km s-1的条件下，通过对54个O-VI吸收系统（包含85个O-VI和133个H-I）的高信噪比观测，揭示了等离子体的观测特性。具有一个或两个H I组件和一个O VI组件的简单系统占系统的50%。对于45个可以估计温度的良好排列的吸收组分的样本，我们在31个（69%）组分中发现了冷光电离气体的证据，在14个（31%）组分中发现了暖气体（6 > log T > 5）的证据。根据温度和log N（H I）的测量值，可以估算出14个暖组分的总氢含量。log N（H）的非常大的隐含值范围为18.38至20.38，中位数为19.35。log T > 5.45的6个暖组分的金属丰度[O/H]范围为-1.93到0.03，中值为-1.0 dex。基于地面的星系红移研究表明，大多数的吸收，我们检测到的样品气体在IGM延伸200至600千秒差距以外的最近的关联星系。我们估计，在低z时，暖排列的OVI吸收体含有（4.1+/-1.1）%的重子.由对准的O VI和H I吸收跟踪的温暖等离子体包含几乎与星系中发现的一样多的重子。
2014-03-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Limits on non-canonical heating and turbulence in the intergalactic medium from the low redshift Lyman-alpha forest
我们研究的列密度分布函数（CDDF）和多普勒参数分布的流体动力学模拟和宇宙起源光谱仪（COS）观测的莱曼α森林在红移$0\leq z\leq 0.2$。考虑到元银河系HI光电离率的两个不确定性因素，我们的流体动力学模拟与HI柱密度$10^{13.3}\rm\,cm^{-2}\leq N_{\rm HI}\leq 10^{14.5}\rm\,cm^{-2}$下观察到的CDDF的形状和幅度吻合得很好（$1$ - $1.5σ$）。然而，模拟线的多普勒宽度相对于COS数据仍然太窄。我们认为，调用活动星系核反馈并不能解决这个矛盾。我们也不赞成增强的光加热率作为一个潜在的解决方案，因为这需要一个非物理硬UV背景光谱。如果转而求助于非规范热源，则对于通过$z=0.1$具有$N_{\rm HI}\simeq 10^{13.5}\rm\,cm^{-2}$的气体，需要在$z\lesssim 2.5$处注入额外的$u \lesssim 6.9\rm\,eV\,m_{\rm p}^{-1}$比热。或者，对于扩散IGM中的最冷气体，可能存在$v_{\rm turb}\lesssim 8.5\rm\,km\,s^{-1}(N_{\rm HI}/10^{13.5}\rm\,cm^{-2})^{0.21}$的未解析视线湍流速度分量。
2022-03-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Investigating the characteristic shape and scatter of intergalactic damping wings during reionization
本研究利用Sherwood-Relics模拟套件的斑块式再电离模拟，探究高红移天体Lyα阻尼翼的特征形状与离散性的决定因素，发现其由视线方向按光深贡献加权的平均中性氢密度决定，且存在红移依赖，还可通过大速度偏移处的形状区分星系与年轻类星体的阻尼翼。
2023-08-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Can the intergalactic medium cause a rapid drop in Lyman alpha emission at z>6?
莱曼α线的大截面使其成为探测星系际介质电离态的灵敏探针。在这里，我们提出了迄今为止最完整的研究IGM Lya不透明度，及其应用的红移演化的“Lya分数”，即分数的颜色选择的星系与可检测的Lya发射线。我们使用一个分层的方法，它结合了大规模的半数值模拟的再电离与中等规模的电离IGM的流体动力学模拟。这使我们能够同时考虑两个方面的演化：（i）不完全（斑片状）再电离的不透明度，由电离区域的填充因子Q_HII参数化;以及（ii）电离IGM中自屏蔽系统的不透明度，由HII区域内的平均光电离率r参数化。与最近的经验模型相反，斑片状再电离的衰减沿不同的视线具有单峰分布，而自屏蔽系统的衰减则更双峰。我们在我们的（Q_HII，Γ）参数空间中量化了平均IGM传输，这可以很容易地用于解释新的数据集。使用目前的观测结果，我们预测，Lya分数不能下降超过一个因素的~2与IGM衰减单独，即使对于HII填充因子低至Q_HII>0.1。Lya分数的较大变化可能是与星系性质共同演化的结果。在r上边缘化，我们发现当前观测在z=7 [68%置信水平（C.L.）]约束Q_HII < 0.6。然而，我们所有的参数空间都与95% C.L.的观测结果一致，突出了在z >= 6处需要更大的观测样本。
2014-06-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Impact of Neutral Intergalactic Gas on Lyman-$α$ Intensity Mapping During Reionization
我们提出了高红移Ly $α$强度场的第一个模拟，解释了星系际介质（IGM）中的散射。使用三维蒙特卡罗辐射转移代码，我们发现，LY $α$散射平滑的LY $α$强度在小尺度上的空间波动，这种平滑的空间依赖性强烈依赖于平均中性分数的IGM。我们的模拟发现，$k=0.1-1~{\rm Mpc^{-1}}$的再电离的强烈影响，与$P_{\rm Lyα}\propto k^{-1.5}$相比，$\bar{x}_{\rm HI} = 0.63$的$P_{\rm Lyα}\propto k^{-1.75}$和$\bar{x}_{\rm HI} = 0.86$的$P_{\rm Lyα} \propto k^{-2.2}$。在波数为$k>1 ~ {\rm Mpc^{-1}}$的情况下，我们发现该信号对来自星系的出射Ly $α$谱线轮廓很敏感。我们还表明，Ly $α$强度图和未来的星系红移调查之间的交叉相关性可以检测到大尺度上的仪器类似SPHEREx，并在广泛的尺度范围内的CDIM静脉中的一个假设的强度映射仪器。
2018-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Tracing the Cosmic Metal Evolution in the Low-Redshift Intergalactic Medium
利用哈勃太空望远镜上的宇宙起源谱仪，我们测量了低红移（z < 0.4）星系际介质中六种离子（C III，C IV，Si III，Si IV，N V，O VI）的丰度，并探讨了相邻离子级对C和Si电离的修正。从z = 5.5到现在，C IV和Si IV的丰度都增加了约10倍。我们推导出离子质量密度，（rho_ion）=（Omega_ion）（rho_cr），Omega_ion表示为相对于闭合密度。我们的质量丰度比模型，（Si III / Si IV）= 0.67（+0.35，-0.19），（C III / C IV）= 0.70（+0.43，-0.20），以及（Omega_CIII + Omega_CIV）/（Omega_SiIII + Omega_SiIV）= 4.9（+2.2，-1.1），在z < 0.4时，与氢光电离速率Gamma_H =（8 +/- 2）x 10^{-14} s^{-1}和比强度I_0 =（3 +/- 1）x 10^{-23}一致。erg/（cm^2 s Hz sr）在莱曼极限。我们发现平均光电离参数logU = -1.5 +/-0.4，重子过密度Δ b = 200 +/-50，Si/C增强到太阳比的三倍（α过程元素的增强）。我们比较这些金属丰度的预期IGM富集和丰度在较高的光电离态的碳（CV）和硅（Si V，Si VI，Si VII）。我们的电离模型推断，在…
2014-09-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Intergalactic magnetic field lower limits up to the redshift $z\approx3$
Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（宇宙射线研究所，东京大学）
利用费米/ LAT 长期观测，研究红移 $z\approx3$ 际际磁场下限，发现磁场强度下限为 $B \gtrsim 1\times10^{-18}$ cG，体积填充分数下限为 90%。
2026-02-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Combined constraints on intergalactic dust from quasar colours and the soft X-ray background
除非得到适当的修正，星系际尘埃的存在将引入一个红移依赖的星等偏移标准烛光源。与无尘宇宙相比，这将导致高估亮度距离，并使宇宙学参数估计产生偏差，例如，Ia型超新星观测。在本文中，我们模型的光学消光和X射线散射特性的星系际尘埃颗粒约束星系际不透明度使用观测到的类星体的颜色和软X射线背景的组合分析。类星体的颜色有效地限制了小于~0.2微米的星系际尘埃颗粒的数量，达到了我们预期Ia型超新星星等-红移关系中相应的系统误差次主导的程度。软X射线背景观测有助于改善对非常大的尘埃颗粒的约束，因为光学红变的量非常小，因此更难以校正。对于红移z = 1的光源，我们目前的上限对应于光学波长处约0.25量级的调光，这太小而不能减轻对暗能量的需求，但就相对误差而言却很大。然而，我们希望通过对X射线背景的可能来源的更好理解，结合对活动星系核等致密X射线源的观测，有可能大大降低这一界限。
2012-09-04 astro-ph.CO
Keeping the Universe ionised: photoheating and the high-redshift clumping factor of the intergalactic gas
维持星系际氢离子化所需的临界恒星形成率密度，主要取决于星系际介质（IGM）中再结合的平均速率。这个速率与聚集因子C = <rho_b^2> / avg（rho_b）^2成正比，其中rho_b和avg（rho_b）分别是局域和宇宙平均重子密度，括号< >表示IGM中重组气体的空间平均值。我们进行了一套宇宙学的光滑粒子流体动力学模拟，包括辐射冷却计算的体积加权聚集因子的IGM在红移z >= 6。我们调查的光电离加热均匀的紫外线背景的影响，并发现，光加热强烈地降低了成团因子的增加压力支持平滑小规模的密度波动。即使是我们对聚集因子C = 6的最保守估计，也比通常用于确定恒星形成星系保持z=6 IGM电离能力的聚集因子小五倍。我们的结果意味着，在z = 6时观测到的恒星形成星系的数量可能足以使IGM保持电离状态，前提是IGM在z >~ 9时被再加热，并且逃离恒星形成区域电离IGM的电离光子的比例大于0.25。
2009-12-21 astro-ph.CO
The low-redshift intergalactic medium as seen in archival legacy Hubble/STIS and FUSE data
我们提出了一个全面的目录紫外HST/STIS和FUSE吸收剂在低红移IGM在z<0.4。该目录从IGM吸收的大量文献中提取，并根据新的HST/COS数据，通过对所有报告的吸收特征进行严格评估，调和了以前目录中的差异。我们报告了746 HI吸收器下降到一个休息框架的等效宽度为12毫埃的最大红移路径长度Δ z =5.38。我们还确认了111 OVI吸收剂，29 CIV吸收剂，和许多吸收功能，由于其他金属离子。我们将吸收体线频率的分布表征为柱密度的函数，即幂律dN/dz \propto N^{-beta}，其中OVI的beta=2.08+-0.12，HI的beta=1.68+-0.03。利用比过去工作更复杂的计算技术，该目录约占43%的重子：24+-2%在光电离Ly-alpha森林中，19+-2%在WHIM中，由OVI追踪。我们讨论了各种假设的金属丰度和电离态对这些计算的大系统的影响，并在我们的估计中实现了最近的模拟结果。
2012-04-16 astro-ph.CO
An Empirical Determination of the Intergalactic Background Light Using NIR Deep Galaxy Survey Data out to 5 microns and the Gamma-ray Opacity of the Universe
我们扩展我们以前的模型独立的测定星系际背景光（IBL），纯粹基于星系调查数据，出5微米的波长。我们的方法使我们能够限制光子密度的范围，基于观测确定的光度密度和颜色的不确定性。我们进一步确定了一个68%的置信上限和下限的不透明度的宇宙伽马射线的能量为1.6/（1+z）TeV。我们的下限红移相关的不透明度曲线的不透明度限制来自地面的空气切伦科夫望远镜和费米-LAT观测PKS 1424+240的结果的比较，使我们能够放置一个新的上限，这个源的红移，独立于IBL建模。
2014-02-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
How neutral is the intergalactic medium surrounding the redshift z=7.085 quasar ULAS J1120+0641?
红移z=7.085的类星体ULAS J1120+0641有一个高度电离的近区，它比类似光度的z~6类星体周围的近区要小。光谱还显示出阻尼翼向系统Lya红移的证据。我们使用辐射转移模拟在宇宙学的背景下，调查的电离状态的非均匀IGM围绕这个类星体的影响。我们的模拟结果表明，透射剖面与体均HI分数f_HI>0.1的类星体附近的IGM一致，并且ULAS J1120+0641已经明亮了10^6- 10^7年。如果一个高电离IGM中的阻尼Lya系统位于类星体5 Mpc的范围内，那么观测到的光谱也与较小的IGM中性部分相一致，f_HI ~ 10^-3--10-4。然而，对于10^6--10^7年的明亮阶段，这一现象预计只会出现在我们模拟的视线中的5%左右。除非ULAS J1120+0641在之前的光学遮蔽阶段生长，否则类星体推断的低年龄增加了在如此高的红移下形成2 × 10^9 M_sol黑洞的理论挑战。
2011-06-30 astro-ph.CO
The Temperature-Density Relation in the Intergalactic Medium at Redshift <z>=2.4
我们提出了一个新的测量中性氢的温度-密度（T ρ）关系在2.0 < z < 2.8星系际介质（IGM）使用的样本约6000个个人HI吸收体与Voigt配置文件的约束在所有情况下的多个莱曼系跃迁。我们发现模型独立的证据HI（NHI）的列密度和最小观测速度宽度的吸收器（bmin）之间的正相关性。通过最小的解释，这意味着IGM中的温度-密度关系不是“倒置”的，与许多最近的研究相反。将bmin作为NHI的函数进行拟合，得到线宽-柱密度关系式为bdmin = b_0 [NHI/N_（HI，0）]^（Gamma-1），在平均密度rhobar [N_（HI，0）= 10^13.6 cm^-2]处的最小线宽为b_0 = 17.9 ± 0.2 km/s，幂律指数为（Gamma-1）= 0.15 ± 0.02。通过分析论证，这些测量结果意味着IGM在= 2.4时的“状态方程”<z>为T = T_0（rho/rhobar）^（gamma-1），平均密度时的温度为T_0 =（1.94 +- 0.05）x 10^4 K，幂律指数（gamma-1）= 0.46 +- 0.05。
2012-08-31 astro-ph.CO
Redshift estimates for fast radio bursts and implications on intergalactic magnetic fields
背景：快速射电暴是来自银河系外致密恒星源的瞬时射电脉冲。随着新望远镜每天探测到多个事件，需要统计方法来解释观测结果，并就天体物理学和宇宙学问题作出推论。目的：我们提出了一种使用快速射电暴可观测值的概率估计来获得基础模型的似然估计的方法。方法：考虑模型的所有区域沿视线，包括居间星系，我们执行蒙特卡罗模拟估计的色散措施，旋转措施和时间展宽的分布。使用贝叶斯统计，我们比较这些预测观测的快速射电暴。结果：应用贝叶斯定理，得到了河外DM $\gtrsim 400$ pc cm $^{-3}$的快速射电暴红移的下限。我们发现，干预星系不能占所有高度分散的快速射电暴在FRBcat，因此需要一个更密集和更动荡的环境比SGR 1935+2154类磁星。我们表明，$\gtrsim 10^3$非定域快速射电暴与相关的河外RM $\geq 1$拉德$^{-2}$的样本可以提高星系际磁场的强度的电流上限。
2020-08-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Tomographic measurement of the intergalactic gas pressure through galaxy-tSZ cross-correlations
我们交叉相关的热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）的康普顿- $y$参数公布的普朗克与星系的投影分布在一组低红移层析箱的地图。我们使用几乎全天空的2 MASS测光红移和WISE $\times$ SuperCOSMOS公开星表，覆盖红移范围$z\lesssim0.4$。我们的测量使我们能够把约束的红移依赖的质量可观测的关系tSZ集群计数分析在所谓的“流体静力学质量偏差”参数$1-b_{\rm H}$。这些结果也可以解释为测量的偏差加权平均气体压力$\langle bP_e\rangle$的红移，一个数量，可以与气体的热力学内晕和用于约束能量注入过程的函数。我们测量$1-b_{\rm H}$与$\sim6\%$的精度在6个均匀的红移箱，并没有发现红移依赖的质量偏差参数的证据，与以前的分析一致。我们的平均值的$1-b_{\rm H} = 0.75\pm0.03$也是在良好的协议与普朗克集团计数和CMB各向异性与CMB透镜校准的联合分析估计。我们的测量$\langle bP_e\rangle$，在$\sim10\%$的水平，在每个箱，是最严格的约束，这个参数的红移依赖，并同意与以前的测量和理论预期的冲击加热模型。
2020-08-21 astro-ph.CO
Intergalactic stellar populations in intermediate redshift clusters
在丰富的星系团中，恒星总质量的很大一部分存在于弥漫的星系际成分中，通常被称为团内光（ICL）。理论模型表明，这些星系际恒星大多起源于星系团星系在星系团组装历史中的潮汐相互作用，并且这些恒星中的很大一部分可能是在星系团中的冷贫金属气体云的后期下沉中原位形成的。这些模型对ICL恒星的年龄分布进行了预测，这可能会提供额外的观测约束。然而，这些模型也高估了恒星质量在ICL中的比例。在这里，我们提出了人口合成模型的ICL的哑铃占主导地位的中间红移（z=0.29）的X射线集群，我们有深MOS数据与FORS 2仪器。在以前的一篇论文中，我们提出哑铃星系就像一台研磨机，将经过附近的星系撕成碎片，从而丰富了星系际介质。在本文中，我们分析了在ICL内不同位置的光谱，并发现它是由老的金属丰富的恒星，在与已发现在附近的星团，其中占主导地位的ICL的恒星是老的和金属贫乏的不一致。虽然我们看到了一个年轻的、贫金属的组成部分的微弱证据，但如果是真的，这些年轻的恒星将不到ICL总质量的1%，远低于模型预测的30%。我们提出，我们星系团ICL中金属含量非常丰富（即太阳的2.5倍）的恒星（约占总质量的40%）主要来自中央哑铃星系，而其余的太阳和金属含量非常丰富的恒星来自螺旋星系、星暴后（E+A）和贫金属矮星系。大约16%的ICL恒星是老的和贫金属的。
2012-07-26 astro-ph.CO
Cosmic Reionization on Computers: Statistical Properties of the Distributions of Mean Opacities
本文利用 CROC 模拟分析再电离时期星系际介质平均不透明度的统计分布，发现其在低红移与观测一致，但高红移分布过窄，印证模拟中再电离过早。
2025-03-13 astro-ph.CO
A consistent determination of the temperature of the intergalactic medium at redshift z=2.4
我们提出了新的测量星系际介质（IGM）的热状态在$z\sim2.4$来自吸收线配置文件中的Ly $α$森林。我们使用一个大的高分辨率流体动力学模拟校准的温度-密度（$T$ - $Δ$）之间的关系在IGM和HI列密度，$N_{\rm HI}$，和速度宽度，$b_{\rm HI}$，离散的LY $α$森林吸收体的分布。然后将该校准应用于Rudie等人（2012）最近提出的$b_{\rm HI}$- $N_{\rm HI}$分布的下限截止值的测量。我们推断一个幂律$T$ - $Δ$关系，$T=T_{0}Δ^{γ-1}$，在平均密度，$T_{0}=[1.00^{+0.32}_{-0.21}]\times10^{4}\rm\,K$和斜率$(γ-1)=0.54\pm0.11$的温度。该斜率与Rudie等人（2012）的分析结果完全一致;然而，平均密度下的温度几乎低了两倍，主要是由于这些作者假设的柱密度和物理密度之间的关系进行了调整。这些新的结果与Becker等人（2011）最近基于Ly $α$森林中透射通量曲率的温度测量结果非常一致。这表明IGM在这个红移的热状态是合理的，以及通过这些方法探测的密度范围内的特点。
2013-12-06 astro-ph.CO
Using realistic host galaxy metallicities to improve the GRB X-ray equivalent total hydrogen column density and constrain the intergalactic medium density
已知GRB等效氢柱密度（NHX）随红移而变化，并且通常NHX大于GRB宿主中性氢柱密度。我们编制了大量GRB NHX和金属丰度[X/H]的数据样本。本文的主要目的是通过使用实际的金属丰度为我们的样本生成改进的NHX，在可用于检测的情况下进行了尘埃校正，并且对于剩余的GRB，使用太阳标准调整的更现实的平均固有金属丰度。然后，通过近似的伽玛射线暴主机固有的氢柱密度使用测量的中性柱（NHI，IC）调整的电离分数，我们隔离星系际介质（IGM）的贡献更准确的估计。从36个GRB样本中，GRB样本的平均金属丰度为= -1.17+/-0.09 rms（或0.07+/-0.05 Z/Zsol），红移为1.76 < z < 5.91，大大低于用作许多拟合NHX标准的太阳金属丰度假设。较低的伽玛射线暴宿主平均金属丰度导致NHX估计值增加，其红移校正标度为log（NHX cm-2）=（0.59+/-0.04）log（1+z）+ 0.18+/-0.02。在我们的样本中，在128个具有NHX和NHI，IC数据的GRB中，只有6个具有NHI，IC > NHX，当根据实际金属丰度进行修正时，与假设太阳金属丰度时的32个相比。修正后的NHX-NHI，IC的下包络线与红移的关系可用log（NHX-NHI，IC cm-2）=20.3 + 2.4log（1+z）拟合.这被认为是最大IGM氢柱密度作为红移的函数的估计。使…
2020-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Effective Opacity of the Intergalactic Medium from Galaxy Spectra Analysis
本文利用281个Lyman-Break Galerkin（LBG）在红移范围$2 \lesssim z \lesssim 3$内的合成光谱测量了星系际介质（IGM）的有效不透明度（$τ_{eff}$）。我们的光谱取自COSMOS Lyman-Alpha映射和层析观测（CLAMATO）调查，该调查来自W.M.上的低分辨率成像光谱仪（LRIS）。我是望远镜。我们在两个红移区间生成复合光谱，并将其与由简单恒星星族组成的光谱能量分布（SED）模型进行拟合。将这些SED模型外推到Ly $α$森林中，我们测量了$2.02 \leq z \leq 2.44$范围内的有效Ly $α$不透明度（$τ_{eff}$）。在$z = 2.22$中，我们通过对数据的幂律拟合来估计$τ_{eff} = 0.159 \pm 0.001$。这些测量结果与$z<2.5$类星体分析的估计一致，表明与规范化类星体连续体相关的系统误差并不重要。我们提供了一个高斯过程模型，我们的结果和以前的$τ_{eff}$测量，描述了从$z = 1.5 - 4$在$τ_{eff}$的陡峭的红移演化。
2020-05-22 astro-ph.CO
Probing the intergalactic medium during the Epoch of Reionization using 21-cm signal power spectra
该研究利用数值模拟和八参数模型，从21厘米信号功率谱中提取星系际介质电离状态信息，不依赖源模型，可有效约束再电离场景。
2024-04-17 astro-ph.CO
Faraday Rotation Measure due to the Intergalactic Magnetic Field II: the Cosmological Contribution
利用宇宙大尺度结构中基于湍流发电机的星系际磁场（IGMF）模型，研究了从宇宙网到宇宙学距离的星系际磁场引起的法拉第旋转测度（RM）.通过将IGMF和气体密度数据叠加到红移$z=5$，并考虑测量RM的偏振背景射电源的红移分布，我们模拟了RM的天空图。星系团的贡献从地图中减去，基于几个不同的X射线亮度和温度标准。我们的调查结果如下。不同红移的射电源的RM分布表明，均方根值随红移的增加而增加，对于$z \ga 1$，RM达到饱和。饱和值为RM $_{\rm rms} \approx$几个${\rm rad m^{-2}}$。$|{\rm RM}|$的概率分布函数服从对数正态分布。功率谱在$\sim 1 - 0.1^\circ$的角标度上具有宽平台，在$\sim 0.15^\circ$附近具有峰。二阶结构函数在$\ga 0.2^\circ$的角分离中具有平坦的轮廓。我们的研究结果可以为调查提供有用的见解，以探索IGMF与平方公里阵列（SKA）和即将推出的SKA探路者。
2011-07-01 astro-ph.CO
Calibrating Galaxy Redshifts Using Absorption by the Surrounding Intergalactic Medium
恒星形成星系的静止坐标系紫外谱线与星系的系统红移有系统的偏移，可能是因为大规模的外流。我们校准星系红移测量从静止帧紫外线利用的事实，即平均HI Ly-alpha吸收分布在星系周围，如背景物体的光谱中看到的，必须是对称的，相对于真正的星系红移，如果星系是随机取向的视线背景物体。我们使用15个类星体在z~2.5-3和600多个前景星系的光谱红移在z~1.9-2.5。所有的星系都在2百万秒差距内，从视线到背景类星体。我们发现LyA发射和ISM吸收的红移需要系统位移v_LyA=-295（+35）（-35）km/s和v_ISM=145（+70）（-35）km/s。假设一个高斯分布，我们把可能的随机红移偏移的1-sigma上限为LyA <220 km/s和ISM红移<420 km/s。对于小的子集（<10%）的星系的近红外光谱已经获得，我们可以比较我们的结果直接测量的基础上，我们确认标记系统红移的星云发射线。虽然我们的v_ISM与直接测量结果一致，但我们的v_LyA明显较小。然而，当我们将我们的方法应用于其特征在于略有不同的选择效应的近红外子样本时，最佳拟合速度偏移与直接测量一致。这证实了我们的方法的有效性，并意味着没有一个单一的数字适当地描述了整个人口的星系，线偏移取决于星系光谱形态的观察。这种方法提供了准确的红移校准，并将使研究的环星系周围的物质，静止框架光学观测是不可用的。
2011-03-01 astro-ph.CO
Constraining the baryon fraction in the Warm Hot Intergalactic Medium at low redshifts with PLANCK data
我们交叉关联前景清洁普朗克名义宇宙微波背景（CMB）的地图与两个模板构建的两微米全天红移调查的星系。第一个模板追踪到~90 Mpc/h的温暖-热星系际介质（WHIM）的大尺度引力分布特征。第二个痕迹优先维里化气体在星系周围的未解决的晕。我们发现一个边际信号从普朗克数据和WHIM模板的相关性与信噪比从0.84到1.39在不同的普朗克频率，并与频率依赖兼容的热Sunyaev-Zel 'dovich（tSZ）效应。当我们把我们的分析限制在银河系平面外的60%的天空和已知的点源和星系团时，零滞后的互相关为0.064 +/- 0.051 μ K。相关性延伸到~6度，在我们的模板的中值深度处，对应于~ 6-8 Mpc/h的物理长度。在天空的相同部分上，CMB数据与第二模板的互相关<0.17 μ K（95% C.L.），没有提供来自结合气体对先前结果的贡献的统计学上显著的证据。这个限制转化为一个物理约束的冲击加热WHIM的对数正态模型描述的弱非线性密度场的属性。我们发现，我们的上限与超密度~1-100、温度在10^4.5-10^7.5 K范围内的所有处于丝中的重子的45%是相容的，与van Waerbeke等人（2014）在红移z~0.5处的检测一致。
2015-05-18 astro-ph.CO
Lyman-alpha Heating of Inhomogeneous High-redshift Intergalactic Medium
在再电离期之前的星系际介质（IGM）主要由中性氢气组成。早期恒星产生的Ly-alpha光子共振散射氢原子，导致辐射场和气体之间的能量交换。这种相互作用的结果在适度加热的气体由于反冲的原子散射后，这是非常感兴趣的未来研究的预再电离IGM在HI 21厘米线。我们调查的影响，这Ly-alpha加热的IGM与线性密度，温度和速度扰动。由于Ly-alpha光子的热传导，小于光子扩散长度的扰动可以被阻尼。阻尼发生的尺度和这种效应的强度取决于气体的各种性质，Ly-alpha光子的通量以及光子频率在散射时重新分布的方式。为了找到相关的长度尺度和Ly-alpha加热影响微扰的程度，我们通过数值求解线性化玻尔兹曼方程来计算气体加热速率，其中散射由福克-普朗克近似处理。我们发现：（1）微扰对气体加热速率增加了一个小的修正;（2）温度微扰的衰减发生在同向波数k>10^4 Mpc^{-1}的尺度上，这比金斯尺度小得多，因此不太可能对观测到的21 cm信号产生实质性影响。
2013-12-12 astro-ph.CO
Probing the parameters of the intergalactic medium using quasars
我们继续我们的系列论文星系际介质（IGM）示踪剂使用类星体（QSO），检查伽马射线暴（GRB）和耀变体在早期的研究。我们估计IGM的氢柱密度（Nhxigm），温度和金属丰度使用XMM-牛顿类星体光谱在一个大的红移范围内，与碰撞电离平衡（CIE）模型的电离等离子体。的Nhxigm参数的结果是强大的内在的幂律，光谱计数，反射峰和软过剩功能。有范围的光度偏差的光度和Nhxigm规模与红移，但我们发现这不太可能考虑到一致的IGM参数结果在其他示踪剂类型的审查。插入高柱密度吸收器的影响被发现是最小的。来自类星体样本的Nhxigm标度为（1 + z）^1.5 +/-0.2。z = 0时的平均氢密度为n 0 =（2.8 +/- 0.3）x 10^-7 cm^-3，整个红移范围内的平均IGM温度为log（T/K）= 6.5+/-0.1，平均金属丰度为[X/H] = -1.3+/-0.1（Z 0.05）。与我们以前的GRB和blazar示踪剂聚合，我们得出结论，我们已经提供了IGM的贡献，并在光谱中看到的总X射线吸收的证据。这些结果是基于IGM所使用的必要的简化板模型，由于目前的X射线数据无法约束IGM红移分布
2022-03-20 astro-ph.CO
Reconstructing the Fraction of Baryons in the Intergalactic Medium with Fast Radio Bursts via Gaussian Processes
快速射电暴（FRB）是天文学和宇宙学研究的一个新的热点。由于FRB的河外起源和宇宙起源，它可以用来研究星系际介质（IGM）和宇宙膨胀。预计在不久的将来，通过识别它们的宿主星系或对应星系，将可以获得许多具有确定红移的FRB。$\rm DM_{IGM}$是IGM对FRB观测色散测度的贡献，它承载着IGM和宇宙膨胀历史的关键信息。因此，我们可以通过使用具有确定红移的FRB来研究宇宙的演化。在本工作中，我们对IGM中的重子质量分数$f_{\rm IGM}$感兴趣，它对研究宇宙膨胀和“重子丢失”问题是有用的。我们建议通过一个完全与模型无关的方法，即高斯过程，重建作为红移$z$与FRB的函数的$f_{\rm IGM}$的演化。由于没有大样本的FRB与确定的红移，我们使用模拟FRB代替。通过各种模拟，我们表明，这种方法效果良好。
2020-04-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Intergalactic medium dispersion measures of fast radio bursts estimated from IllustrisTNG simulation and their cosmological applications
快速射电暴（FRB）是持续时间为毫秒的无线电瞬变，可用作宇宙学探测器。然而，星系际介质（IGM）贡献的色散测度（DM）很难与其他成分区分开来。在本文中，我们使用IllustrisTNG模拟来实际估计$DM_{\rm IGM}$到$z\sim 9$。我们在$z=1$中找到了$DM_{\rm IGM} = 892^{+721}_{-270}$ pc cm $^{-3}$。$DM_{\rm IGM}$的概率分布可以很好地拟合一个准高斯函数的长尾。在IGM中，尾翼是由沿视线方向的结构引起的。减去银河系和宿主星系的DM贡献的本地化FRB，$DM_{\rm IGM}$值接近派生的$DM_{\rm IGM}-z$关系。我们还显示了约束宇宙再电离历史的能力与$DM_{\rm IGM}$的高红移FRB在IllustrisTNG宇宙。推导出的$DM_{\rm IGM}-z$关系在高红移下可以很好地用具有再电离红移$z=5.95$的$tanh$再电离模型来拟合，这与IllustrisTNG模拟所使用的再电离模型是兼容的。高红移FRB的$DM_{\rm IGM}$也提供了一种独立的测量宇宙微波背景光深的方法。我们的结果可以用来计算$DM_{\rm IGM}<4000$ \ \ pc cm $^{-3}$的非定域FRB的赝红移.
2020-11-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing galaxy bias and intergalactic gas pressure with KiDS Galaxies-tSZ-CMB lensing cross-correlations
我们约束的气体压力偏置$\left\langle b_{y} P_{\mathrm{e}}\right\rangle$（偏置加权平均电子压力），这是星系际气体的热力学特征的红移依赖，通过星系位置和热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）效应之间的交叉相关性，以及星系的位置和引力透镜的宇宙微波背景（CMB）的组合。星系样本来自Kilo-Degree Survey（KiDS）的第四次数据发布。tSZ $y$图和CMB透镜图分别来自{ \textit{Planck} } 2015年和2018年的数据发布。用$z\lesssim1$在五个红移仓中进行测量。通过这些测量，结合星系tSZ和星系CMB透镜交叉相关，使我们能够打破星系偏差和气体压力偏差之间的简并性，从而同时约束它们。在所有的红移仓中，$\bpe$的最佳拟合值都在$\sim 0.3\, \mathrm{meV/cm^3}$的水平上，并随着红移而略有增加。星系的偏置在所有的红移区间都是一致的。我们的结果是不敏感的非线性细节的互相关，这是平滑的{ \textit{Planck} }梁。我们的测量结果与以前的测量结果以及理论预测一致。我们还表明，我们的结论并没有改变时，CMB透镜被星系透镜，这表明的一致性的两个透镜信号，尽管其根本不同的红移范围。这项研究表明，使用CMB透镜校准星系分布，使星系分布可以作为一个质量代理，而不依赖于精确…
2021-05-18 astro-ph.CO
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
Probing the physical properties of the intergalactic medium using gamma-ray bursts
我们使用伽玛射线暴（GRB）光谱总连续吸收估计的关键星系际介质（IGM）的性质的氢柱密度（$\mathit{N}\textsc{hxigm}$），金属丰度，温度和电离参数的红移范围内的$1.6 \leq z \leq 6.3$，使用光电离（PIE）和碰撞电离平衡（CIE）模型的电离等离子体。我们使用更现实的主机金属量，灰尘校正，在可用的情况下，在生成主机吸收模型，假设主机固有的氢柱密度等于从UV光谱（$\textit{N}\textsc{h}\/\ \textsc{i,ic}$）测得的电离校正的固有中性柱。我们发现，IGM属性的结果是相似的，无论该模型假设所有的PIE或CIE。$\mathit{N}\textsc{hxigm}$的尺度为$(1 + z)^{1.0\/\ -\/\ 1.9}$，$z = 0$的等效氢平均密度为$n_0 = 1.8^{+1.5}_{-1.2} \times 10^{-7}$ cm $^{-3}$。金属丰度范围从$z \sim 2$处的$\sim0.1Z\sun$到红移$z > 4$处的$\sim0.001Z\sun$。PIE模型意味着与CIE相比，平均金属丰度随红移的下降速度较慢。在CIE下，温度范围在$5.0 <$ log $(T/$ K $)<\/\ 7.1$之间。对于PIE，电离参数范围在$0.1 <$ log $(ξ) < 2.9$之间。使用我们…
2021-02-04 astro-ph.CO
Large-scale 3D mapping of the intergalactic medium using the Lyman Alpha Forest
用莱曼α森林可以绘制出红移为2-4的宇宙大尺度结构图，它是对低红移星系巡天的补充。我们应用Caucci等人的Wiener插值方法，从宇宙流体动力学模拟中获得的Lyman-alpha森林光谱集构建三维地图。我们模仿一些当前和未来的类星体红移调查（BOSS，eBOSS和MS-DESI）通过选择类似的视线密度。我们使用这些适当的子集的莱曼-α吸收视线重建完整的三维莱曼-α通量场，并执行真实和重建的字段之间的比较。我们用自相关和互相关分析、切片图、局部峰值和逐点散射研究了星系际介质（IGM）图的全局统计性质。我们发现IGM的密度场和统计性质都得到了很好的恢复，从而得到的IGM图可以被有意义地认为是代表了与Caucci等人一致的大尺度宇宙图，在更大的规模和更稀疏的视线比以前测试。从数量上讲，对于与当前和近期观测相当的视线参数，在尺度> 30 h^-1 Mpc时，真实场和重建场之间的相关系数r > 0.9。映射的属性对所使用的协方差矩阵的精确形式相对不敏感。最终的BOSS类星体莱曼α森林样本将允许在红移1.9 ~ 2.3之间、体积约为15 h^-3 Gpc^3、分辨率约为30 h^-1 Mpc的区域内绘制出地图。
2016-02-04 astro-ph.CO
