The Nature of the Warm/Hot Intergalactic Medium I. Numerical Methods, Convergence, and OVI Absorption
我们进行了一系列的宇宙学模拟使用恩佐，欧拉自适应网格细化，N体+流体动力学代码，适用于研究温暖/热星系际介质。WHIM可能是观测上在低红移处丢失的重子的一个重要组成部分。我们调查的依赖性的全球恒星形成率和质量分数在不同的重子阶段的空间分辨率和方法，将恒星反馈。虽然分辨率和反馈都显著影响WHIM中的总质量，但我们所有的模拟都发现WHIM分数在z = 0.5时达到峰值，在z = 0时下降到35-40%。我们从我们最高分辨率的模拟中构建合成OVI吸收线的样本，使用几种氧电离平衡模型。同时包含碰撞电离和光电离的模型，在整个柱密度范围内（10^13 cm-2 <= N_OVI <= 10^15 cm^-2），都能很好地拟合观测到的每单位红移的吸收体数密度。仅包含碰撞电离的模型更适合高柱密度吸收体（N_OVI > 10^14 cm^-2）。OVI在密度和温度上的分布表现出两种群体：一种在T ~ 10^5.5 K（碰撞电离，占总OVI的55%），另一种在T ~ 10^4.5 K（光电离，占37%），其余的位于星系附近的致密气体中。虽然OVI不是一个完美的热气体示踪剂，但它为WHIM重子普查提供了一个重要的工具。
2011-02-04 astro-ph.CO
Prospects for detecting the circum- and intergalactic medium in X-ray absorption using the extended intracluster medium as a backlight
本研究利用Hydrangea模拟预测星系团周围星系际气体的吸收特征，并评估未来X射线探测器（如Athena和LEM）在星系团核心背景下探测宇宙网丝状结构的可行性。
2023-11-16 astro-ph.CO
Detecting the warm-hot intergalactic medium through X-ray absorption lines
温度为1 E5 - 1 E7 K的温暖-热星系际介质（WHIM）被认为包含了本地宇宙中30-50%的重子。然而，目前所有的X射线探测的WHIM在红移z>0是低统计意义（<= 3西格玛）和/或有争议的。在这项工作中，我们的目标是建立目前的X射线天文台的探测极限，并探讨下一代X射线望远镜的要求，通过X射线吸收线研究WHIM。我们分析了所有可用的光栅观测Mrk 421和获得的光谱与信噪比（S/N）的\sim 90和190每50 mA的光谱箱钱德拉和XMM观测，分别。虽然这些光谱是Chandra和XMM收集到的最好的两个光谱，但我们无法证实Nicastro等人在2005年报道的两个WHIM系统。我们的自举模拟表明，具有如此高的S/N的光谱不能在>= 3 sigma显著性水平上约束具有OVII柱密度N（OVII）\sim 1 e 15 cm^{-2}（对应于多普勒速度为50 km s^{-1}时的2.5 mA等效宽度）的WHIM。模拟结果还表明，从一个流量为\sim 0.2 mCrab（1 Crab = 2 E-8 erg s^{-1} cm^{-2}，0.5-2 keV）的背景类星体的光谱中测量大于等于4 sigma的N（OVII），Chandra需要>60 Ms，XMM需要140 Ms。未来的X射线摄谱仪需要配备光谱分辨率R \sim 4000和有效面积A>=100 cm ^2，以完成类…
2011-12-06 astro-ph.CO
The impact of helium reionization on the structure of the intergalactic medium
我们研究了氦再电离对星系际介质（IGM）结构的影响。我们使用辐射转移（RT）代码耦合到联合重力流体动力学代码恩佐再电离模型。中性氢和氦最初被星暴光谱电离，在红移区间3 < z < 4内逐渐演化为幂律光谱。的气体的温度-密度关系被发现成扇形和平坦的HeII再电离后，与反转的超密度高于5。增加的压力会导致高达10 km/s的特殊速度，在大的相干区域内，气体密度场扭曲了10- 20%，暗物质扭曲了1%。因此，光致电离引起的流动可能会使z = 2时的同动波数k > 0.5 h/Mpc处的物质功率谱失真几个百分点。从模拟中绘制了HI和HeII的吸收光谱，并将吸收线拟合到光谱中。在z = 3时，HI吸收系统的中值多普勒参数为35 km/s。划分成子样品光学厚和光学薄的线中心显示，光学厚的系统只经历温和的演变，而光学薄的系统迅速发展后，HeII再电离。HeII和HI吸收特征之间的比较显示了HeII和HI柱密度比的宽分布，在测量值附近达到峰值，并且仅比测量值稍窄。与近似模拟方法的比较表明，适度良好的协议在吸收线的属性，但不精确，他们可以测量。
2011-09-23 astro-ph.CO
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
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
X-Ray Absorption by the Warm-Hot Intergalactic Medium in the Hercules Supercluster
“失踪重子”，在温暖的热星系际介质（WHIM）的形式，预计将驻留在宇宙的附属结构，可以跟踪的路标，如大规模的星系超级结构。在雕塑者墙中清晰地探测到X射线吸收线，证明了利用星系上层结构作为寻找WHIM的路标的成功。在这里，我们提出了一个XMM-牛顿反射光栅光谱仪（RGS）观测的耀变体MKN 501，位于武仙座超星系团。我们在前景武仙座超星系团的红移处探测到一条O VII K $α$吸收线（$2.5σ$），能级为98.7%.所得到的吸收体的性质与WHIM的理论预期是一致的。我们讨论的含义，我们的检测寻找“失踪的重子”。虽然这一检测再次表明，使用路标是一个非常有效的策略来搜索WHIM，后续观察是至关重要的，既要加强检测的统计意义，并排除其他解释。一个本地的，$z\sim0$ O VII K $α$吸收线也清楚地检测到在$4σ$水平，我们讨论了它的影响，我们的理解我们的银河系的热气含量。
2014-01-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Modelling intergalactic low ionisation metal absorption line systems near the epoch of reionization
我们解释观测星系际低电离金属吸收系统在红移z $\gtrsim$ 5的压力约束云。我们发现云限制的预期压力的星系晕与群众$11<\log M_h/h^{-1}M_\odot<12$提供了一个很好的描述低电离金属吸收剂之间的柱密度比。然而，某些比率需要将传统的受辐射平板的辐射转移模型扩展到球形（或圆柱形）云，以允许视线通过云的核心之外。在某些系统中，还表明硅在尘埃颗粒上的适度消耗。推断的化学丰度跨越太阳和恒星主导的恒星星族之间的范围，可能会出现在星爆星系。与数据匹配的典型HI柱密度对应于阻尼莱曼- $α$吸收体（DLA）或亚DLA，其尺寸为40 pc至3 kpc，气体质量为$3.5<\log M_c/M_\odot<8$和金属岩$0.001-0.01Z_\odot$。这样的系统继续对星系尺度的数值模拟提出挑战。
2020-06-23 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
Possible Contamination of the Intergalactic Medium Damping Wing in ULAS J1342+0928 by Proximate Damped Ly$α$ Absorption
针对 z=7.54 类星体 ULAS J1342+0928，研究指出前景近侧阻尼 Lyα 吸收可能模拟星系际介质阻尼翼，凸显深度光谱纯化样本的必要。
2023-12-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Variations of Observed Lyman-α Spectra Shapes due to the Intergalactic Absorption
Lyman- $α$（Ly $α$）光谱提供了对星系内中性氢（HI）的小尺度结构和运动学以及星系际介质（IGM）电离状态的深入了解。前者定义了星系的本征光谱，后者则对本征光谱进行了修正。这两种效应是退化的。使用IllustrisTNG 100模拟，我们研究了IGM对$z\sim 0$和$5$之间的Ly $α$光谱形状的影响。我们计算预期的LY $α$峰的分布和不同的本征光谱，红移和大尺度环境的峰的不对称性。我们发现，常用的平均透射曲线给出了一个不正确的看法所观察到的光谱特性。我们发现，峰数分布和不对称性可以解除本征光谱和IGM吸收之间的简并。例如，我们预计一个显着的三重峰Ly $α$光谱（高达30%，在$z\sim 3$），如果星系的HI分布变得更加多孔在更高的红移宇宙学模拟预测。我们提供了一个公共目录的传输曲线用于未来的模拟和观察，以允许更现实的IGM治疗。
2020-06-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
IGMtransmission: A Java GUI to model the effects of the Intergalactic Medium on the colours of high redshift galaxies
IGMtransmission是一个Java图形用户界面，它实现了蒙特卡罗模拟来计算高红移星系由于星系际衰减而对颜色的修正。吸收由于中性氢的影响被认为是，特别注意莱曼极限系统的随机效应。衰减曲线的产生，以及广泛的过滤器的响应和模型星系光谱的颜色。可随时上传备选滤波器响应曲线和频谱。该代码可从http://code.google.com/p/igmtransmission免费获得。它在GNU通用公共许可证v.3下授权。
2011-05-31 astro-ph.CO
Probing intergalactic radiation fields during cosmic reionization through gamma-ray absorption
我们讨论了在极高红移（z~5-20）星系际辐射场（IRFs）的γ-γ对产生对高能γ射线的吸收，以及探测宇宙再电离时代的前景。对于演化中的IRF，采用了一个包含第二星族和第三星族恒星的半解析模型，该模型与现有的各种高Z观测结果一致，包括类星体光谱测量，WMAP汤姆森深度约束，近红外源计数限制，我们发现，低于Lyman边能量的紫外IRF的强度在几倍于10^{-19} erg cm^{-2} s^{-1} Hz^{-1} sr^{-1}的范围内，在z~5处可引起高于~12 GeV的明显衰减，在z>~8-10处可降低到~6-8 GeV。这可以通过费米伽马射线太空望远镜或下一代设施如切伦科夫望远镜阵列、高级伽马射线成像系统或5@5在耀变体或伽马射线暴的光谱中观察到，为早期恒星形成和宇宙再电离提供了宝贵的见解。
2010-01-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Searching for the warm-hot intergalactic medium using XMM-Newton high-resolution X-ray spectra
局域宇宙中重子的缺失问题仍然是一个悬而未决的问题。另一种建议是，在低红移时，失踪的重子是以温暖的热星系际介质（WHIM）的形式存在。为了验证这一观点，我们对Mrk 421、1 ES 1028+511、1 ES 1553+113、H2356-309、PKS 0558-504和PG 1116+215等6个河外源的X射线高分辨谱进行了详细的分析，并对它们的X射线谱进行了比较。利用XMM-牛顿反射光栅光谱仪获得的X射线谱图来搜索WHIM和/或环星系介质（CGM）X射线吸收气体的信号。我们用IONeq模型拟合X射线吸收，使我们能够考虑到由于局部ISM的多相分量而存在的X射线光谱特征。包括一个额外的IONeq组件来模拟WHIM吸收，而不是传统的高斯吸收线建模。当在任何源中包括这样的分量时，我们没有发现拟合的统计改进，得出的结论是，我们可以安全地拒绝对这些视线的WHIM吸收体的成功检测。我们的模拟表明，多相ISM吸收特征的存在阻止了使用高分辨率光谱进行中等曝光时在17 A光谱区域中检测到低红移WHIM吸收特征。
2023-03-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Agnostic Stacking of Intergalactic Doublet Absorption: Measuring the NeVIII Population
我们提出了一个盲目的搜索双重星系际金属吸收的方法称为“不可知堆叠”。使用一个前瞻性的建模框架，我们结合直接检测文献中测量的整体金属人口。我们应用这种新的方法来搜索NeVIII吸收在一组26高品质COS光谱。我们探测到一个前所未有的低限制的log N $>$ 12.3在0.47 $\leq z \leq$ 1.34在路径长度$Δ$ z = 7.36。该方法选择表观吸收，而不需要了解其来源。堆叠这种混合的人口稀释双重特征的复合光谱中的确定性的方式，使我们能够测量相应的NeVIII吸收的比例。我们在两种情况下叠加潜在的NeVIII吸收：吸收太弱，在直线研究中不显着（12.3 $<$ log N $<$ 13.7），和强吸收剂（log N $>$ 13.7）。我们没有检测到NeVIII吸收在这两个政权。结合我们的测量与直接检测，我们发现，NeVIII人口再现与幂律列密度分布函数的斜率$β= -1.86 \substack{+0.18 \\ -0.26}$和归一化日志$f_{13.7} = -13.99 \substack{+0.20 \\ -0.23}$，导致强NeVIII吸收剂$dn/dz =1.38 \substack{+0.97 \\ -0.82}$的发病率。我们推断NeVIII气体的宇宙质量密度为12.3 $<$ log N $<$ 15.0的$Ω_{NeVIII} = 2.2 \…
2018-03-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Absorption of Gravitons and Photon Luminosities of Interstellar/Intergalactic Hydrogen Atoms
Institute of Nuclear and Particle Physics, NCSR ”Demokritos”（德谟克利特国家科学研究中心核与粒子物理研究所）；School of Physics and Astronomy, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）；School of Science, Quantum Optoelectronics Lab, Westlake University（西湖大学理学院）
基于Weinberg、Gould、Dyson等人的结果，计算氢原子对引力子的吸收和发射率，提出通过测量星际和星系际氢原子光子光度比的过剩来间接探测引力子。
2026-07-02 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Prospects for detecting the 21cm forest from the diffuse intergalactic medium with LOFAR
本文讨论了用射电望远镜LOFAR探测弥散IGM中21 cm森林的可行性。利用再电离的模拟，包括电离光子的详细辐射转移，导出了21厘米谱线的光学深度。我们发现，具有相似的总同动氢电离发射率但频率分布不同的再电离模型的光谱看起来非常相似。因此，除非再电离历史彼此非常不同（例如，紫外线加热与X射线加热的优势），否则我们不希望通过对21厘米森林的观测来区分它们。由于强X射线背景的存在会使21厘米线吸收的检测变得不可能，因此吸收的缺乏可以用作X射线背景的存在/强度和宇宙热历史的探测器。沿着随机视线，LOFAR可以检测到来自z>12的光谱的全局抑制，此时IGM仍然大部分是中性和冷的，与在较低红移处可见的更明确的吸收特征形成对比。沿着优先视线，在z~7处也可以检测到与稀有的高密度气体袋相关联的尖锐的强吸收特征。
2012-10-04 astro-ph.CO
Probing the physical properties of the intergalactic medium using gamma-ray bursts
我们使用伽玛射线暴（GRB）光谱总连续吸收估计的关键星系际介质（IGM）的性质的氢柱密度（$\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
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
Playground of Lognormal Seminumerical Simulations of~the~Lyman~$α$ Forest: Thermal History of the Intergalactic Medium
本研究测试了对数正比半数值模拟在恢复热参数和Jeans长度方面的应用，通过MCMC方法分析红移3至5的类星体吸收光谱，证明其能有效恢复热参数并可用于宇宙学参数推断。
2024-12-23 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
X-ray absorption evolution in Gamma-Ray Bursts: intergalactic medium or evolutionary signature of their host galaxies?
伽马射线暴（GRB）的固有X射线辐射经常被我们自己的星系吸收，超过或超过柱密度。额外的成分通常被认为是由于吸收了位于GRB本身的宿主星系内的气体。氢的等效柱密度N（H，本征）（假设它在伽玛暴红移处）和红移z之间有明显的相关性，少数z>6的伽玛暴显示出最大的本征柱密度。我们调查的N（H，内禀）- z关系使用大样本的雨燕伽玛暴，以及活动星系核（AGN）和类星体的样本，特别注意的光谱能量分布的两个最高的红移伽玛暴。各种可能的样本偏差和系统，可能会产生这样的相关性被认为是，我们的结论是，相关性很可能是真实的。这可能表明宿主星系性质的演化效应，或者来自扩散星系际介质（IGM）或中间吸收云中沿视线的气体的贡献。采用一个比以前的工作更现实的IGM吸收模型，我们发现这可以解释在z>~3处观察到的不透明度，只要它不是太热，可能在10^5 K和10^6.5 K之间，并且适度富集金属，Z~0.2 Z_sun。因此，这种物质可能构成温暖的热星系际介质。然而，从介入的冷气体云的累积效应中也可以预计到相当的吸收水平，并且鉴于目前的不确定性，不可能说哪一个占主导地位。在较低的红移，我们得出结论，在宿主星系的气体必须是所观察到的X射线吸收的主要贡献者。
2013-03-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Tracing the Reionization-Epoch Intergalactic Medium with Metal Absorption Lines
在z>6光谱中观察到的IGM金属吸收线提供了探测早期反馈过程、富集源的性质和再电离拓扑结构的机会。我们进行了包括星系外流在内的高分辨率宇宙学模拟，研究了5种离子（C II，C IV，O I，Si II，Si IV）在z=8->5之间吸收的可观测性和物理性质。我们应用三种情况下的电离条件：完全中性，完全再电离，和一个补丁模型的基础上从最近的星系的流量。我们发现，我们的模拟广泛适用于现有的z~5-6 IGM金属线数据，虽然所有的观察不能容纳一个单一的电离条件。Becker等人（2006年）观察到的视线中的O 1吸收剂的变化表明，低至z~6的中性IGM斑块显著。z~6处的强C IV吸收体可能是其母星系电离的结果。我们的外流有典型的速度~200公里/秒和质量加载因子~6。如此高的质量负载对于将IGM富集到观测水平，同时减少恒星形成以匹配观测到的z~6静止框架UV光度函数是至关重要的。金属的体积填充因子在这一时期增加，但当Z>10^（-3）Zsolar时，到z=5时仅达到~1%。CIV是IGM金属在z~5-6的理想示踪剂，其整体电离分数下降到更高或更低的红移。这导致从z=8->5强烈增加的全局Ω（C IV），与其从z=5->2的相对恒定性相反。我们的模拟不支持广泛的早期IGM富集，例如Pop III星。高z吸收体产生于金属第一次从星系向外的旅程，距离小于50 kpc。负责早期IGM富集的星系…
2009-03-12 astro-ph.CO
Bringing Simulation and Observation Together to Better Understand the Intergalactic Medium
在宇宙学模拟中描述物质分布特征的方法与在观测中执行相同任务的方法本质上是不同的。在本文中，我们以一种更合理的方式比较星系际介质（IGM）的模拟和观测。我们提出了一个管道，生成和拟合合成类星体吸收光谱使用视线通过宇宙学模拟，同时识别结构直接分析HI和OVI数密度的变化。我们比较合成的吸收光谱与较少的观测动机，但更直接的密度阈值为基础的方法来寻找吸收剂。我们的工作重点是HI和OVI，以更好地表征温暖/热的星系际介质，IGM的一个子集，这是具有挑战性的，最终确定观测。我们发现，这两种方法跟踪大致相同数量的HI和OVI以上可观察到的列密度限制，但合成光谱通常识别更多的子结构吸收。我们使用这两种方法来表征HI和OVI吸收剂的性能。我们发现，无论是集成和微分柱密度分布从这两种方法一般同意的意见。两种方法的多普勒参数分布相似的Lya和比较合理的观测结果，但虽然这两种方法与OVI系统彼此同意，他们都是系统不同的观测。我们发现OVI重子分数和OVI柱密度之间有很强的相关性。我们还讨论了一种可能的双峰跟踪OVI的气体的温度分布。
2014-07-18 astro-ph.CO
A New Method to Directly Measure the Jeans Scale of the Intergalactic Medium Using Close Quasar Pairs
虽然星系际介质（IGM）中的重子在Mpc尺度上跟踪暗物质，但小尺度（~100 kpc）的波动被压力支持所抑制，类似于经典的金斯论点。这个金斯过滤尺度具有基本的宇宙学意义：它提供了再电离事件中紫外光子注入的热量的热记录，确定了IGM的团块，并为引力坍缩设定了最小质量尺度，这是星系形成的关键量。不幸的是，通过纯纵向莱曼-α森林光谱的标准分析进行测量是非常具有挑战性的，因为吸收线的热多普勒展宽是高度简并的。在这项工作中，我们表明，可以直接测量的Jeans标度通过表征的相干性的相关莱曼α吸收类星体对的间距足够小，以解决它。为此，我们提出了一种新的技术，基于概率分布函数（PDF）的相位角差的同源纵向傅里叶模在密切的类星体对光谱。贝叶斯形式主义的相位角PDF的基础上，和MCMC技术被用来表征未来的牛仔裤尺度测量的精度，并探讨退化与其他热参数管理的IGM。IGM的半解析模型用于从暗物质模拟生成500个热模型的网格。我们的全参数研究表明，一个现实的样本只有20个密切的类星体对光谱可以精确到5%的精度，独立的参数控制的IGM的温度-密度关系的金斯尺度。我们表明，这种新方法是不敏感的电池的系统，如连续拟合误差，不精确的知识的噪声和光谱分辨率，金属线吸收。
2013-05-01 astro-ph.CO
Equation of state of the intergalactic medium in the early Universe
类星体光谱中Ly $α$森林的光谱被证明是探测星系际气体的有用工具。我们开发了Ly $α$林线Voigt轮廓拟合的自动程序。我们在Keck望远镜存档的9个高分辨率（$\sim 50000$）类星体的高信噪比（$\sim 50 -100$）谱上运行该程序，获得了拟合良好的Ly $α$单谱线的样本。用物理上合理的模型拟合该样品的柱密度和多普勒参数的联合二维分布，我们估计了星系际介质状态方程在红移范围$z\sim 2-3$内的幂律指数$γ$。我们发现，我们的测量是在协议与其他群体获得的Voigt轮廓拟合技术的测量。
2018-03-02 astro-ph.CO
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 heating rate of the Intergalactic Medium by Lyman-$α$ photon scattering
Institute for Astronomy, University of Edinburgh（爱丁堡大学天文研究所）；Royal Observatory of Edinburgh（爱丁堡皇家天文台）
研究星系际介质中中性氢温度与21厘米宇宙黎明射电吸收特征强度的关系，用数值解精确辐射传输方程计算高红移点源的莱曼-α光子加热效率，发现其比常用扩散近似计算的率小几倍。
2026-07-07 astro-ph.CO
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
Tracing the 10$^7$K Warm-Hot Intergalactic Medium with UV absorption lines
今天，宇宙中的大多数重子都没有被直接观测到，这导致了在低红移下的“失踪重子”问题。宇宙学流体动力学模拟表明，其中相当一部分将转化为所谓的温热星系际介质（WHIM），气体温度在10 $^5$ -10 $^7$ K之间。虽然这种气体的较冷的阶段已被观察到使用O VI和Ne VIII吸收剂在UV波长，较热的馏分检测主要依赖于O VII和O VIII在X射线波长的观测。在这里，我们的目标是[Fe XXI] $λ$ 1354 $\unicode{x212B}$的禁线，它在紫外波长下追踪10个$^7$ K气体，使用超过100个高光谱分辨率（R $\sim$ 49，000）和高信噪比VLT/UVES类星体光谱，对应于超过600小时的VLT时间观测。这些在已知DLA位置的叠加导致5- $σ$限值为$\mathrm{log[N([Fe\,XXI])]<}$ 17.4（${EW_{rest}<22}$ m $\unicode{x212B}$），比WHIM $\mathrm{log[N([Fe\,XXI])]<}$ 14.5的预期柱密度高三个数量级。这项工作提出了一种替代X射线检测10 $^7$ K WHIM示踪剂，通过从地面受益于更高的仪器吞吐量，增强的光谱分辨率，更长的曝光时间和增加的目标数量的紫外波长的微弱线。目前，要达到这种理论柱密度所需的类星体光谱数量，包括4 MOST、ELT/HIRES、M…
2020-09-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Direct Images of the Cosmic Web of Intergalactic and Circumgalactic Gas in the Distant Universe
本研究利用专为宽视场极低面亮度观测建造的Condor Array Telescope，首次实现遥远宇宙星系际与星系周气体宇宙网的直接成像，探测到多种离子发射及尘埃吸收信号，为观测宇宙学研究提供新手段。
2024-12-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Significantly Neutral Intergalactic Medium Around the Luminous z=7 Quasar J0252-0503
明亮的$z\ge7$类星体提供了再电离时期超大质量黑洞和星系际介质演化的直接探测。在单一EoR类星体光谱中可以检测到IGM中中性氢留下的Ly $α$阻尼翼吸收，从而可以测量IGM中的中性部分。然而，阻尼翼的功能只被发现在两个$z>7$类星体在以前的研究。本文介绍了利用Keck/NIRES和Gemini/GMOS获得的$z=7.00$类星体DES J025216.64- 050331.8的新的高质量光学和近红外光谱。通过使用镁II单历元维里方法，我们发现它的主机$\rm (1.39\pm0.16) \times10^{9} ~M_\odot$ SMBH在$λ_{\rm Edd}=0.7\pm0.1$的爱丁顿比吸积，与其他发光$z\sim 7$类星体中看到的值一致。此外，光谱的Ly $α$区域表现出强阻尼机翼吸收特征。在类星体光谱中没有相关的金属吸收，表明这种吸收是由中性IGM留下的。使用Davies等人开发的最先进的模型，我们在类星体寿命为$10^3\le t_{\rm Q}\le10^8$年的边缘化时，在68%（95%）的置信区间内测量到体积平均中性氢分数为$\langle x_{\rm HI} \rangle = 0.70^{+0.20}_{-0.23} (^{+0.28}_{-0.48})$的$z=7$。这是迄今为止使用再电离时代类星体光谱测量到的最高IGM中性分数。
2020-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing Intergalactic Neutral Hydrogen by the Lyman Alpha Red Damping Wing of Gamma-Ray Burst 130606A Afterglow Spectrum at z = 5.913
GRB 130606 A的光学余辉是雨燕观测到的，其红移值接近再电离年代（z = 5.913），这为探测星系际介质的电离状态提供了新的机会。在这里，我们提出了一个分析的红色Ly α阻尼翼的余辉光谱斯巴鲁/FOCAS在10.4-13.2小时后爆发。我们发现，极小模型只包括基线幂律和HI吸收在宿主星系没有得到一个很好的拟合，留下的残差显示凹曲率在8400-8900 A的振幅约0.6%的流量。在短波长范围内的这种曲率不能被解释为消光在主机与标准消光曲线，余辉光谱的固有曲率，或由已知的系统的不确定性，在所观察到的光谱。通过在宿主外部介入HI气体的红色阻尼翼可以使残差减少约3 σ统计显著性。我们发现，阻尼Ly α系统是不赞成的起源，这种干预HI吸收，从观察到的Ly β和金属吸收功能。因此，弥漫性IGM的吸收仍然是一个合理的解释。用一个简单的均匀IGM模型进行拟合，需要HI中性分数fHI ~ 0.1-0.5，这取决于到GRB宿主的距离，意味着高fHI IGM与观测到的暗Gunn-Peterson（GP）槽有关。这为再电离在z ~ 6处尚未完成提供了新的证据。
2014-02-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Future Detections of the Warm-Hot Intergalactic Medium using Bright Power Law Sources with NewAthena
University College Dublin（都柏林大学学院）；Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Leiden University（莱顿大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）
通过模拟X射线积分场单元（X-IFU）探测O VII吸收线，研究NewAthena探测温热星系际介质（WHIM）的能力，并评估不同观测条件下探测显著性所需的计数要求。
2026-06-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
Probing Large-scale UV Background Inhomogeneity Associated with Quasars using Metal Absorption
我们研究了与高红移类星体种群相关的三维大尺度紫外背景不均匀性。我们这样做是通过测量金属吸收通过类星体吸收光谱叠加作为一个函数的距离最近的类星体在SDSS-IV/eBOSS上10秒的共同移动megaparsec尺度。我们研究了星系际介质吸收体和混合环星系介质吸收体以及O VI、C IV、Si IV和Si III中的探测吸收。在$2.4<z<3.1$的类星体附近可以看到总体上更强的高电离物质吸收。O VI吸收显示出特别强烈的变化，在某些情况下，C IV的影响是明显的，而Si III和Si IV的影响更小。我们进一步研究了$2.05<z<2.4$（随着时间的推移增加均匀性的微弱迹象），并探讨了金属吸收作为综合SDSS-r带通量类星体通量的函数的研究（产生一致但不太重要的结果）。虽然金属吸收确实显示出对大规模3D类星体接近的敏感性，但目前不完整的类星体样本限制了详细的解释。然而，这项工作确实表明，紫外线背景不均匀性存在于与类星体相关的几十秒的同动megaparsec尺度上，并且可以通过检查星系际介质中的金属吸收来精确测量。
2020-12-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
The intergalactic medium over the last 10 billion years II: Metal-line absorption and physical conditions
利用1.1亿粒子宇宙流体动力学模拟研究了z=2->0时星系际介质和星系晕气体的金属丰度演化和含量。我们专注于可探测性和物理性质的紫外共振金属线吸收观测哈勃的宇宙起源光谱仪（COS）。我们确认，银河系的超风外流需要丰富的IGM观测水平下降到z=0使用三个风处方对比无风模拟。由于其中等的能量输入，我们青睐的动量守恒风处方将金属沉积在更靠近星系的地方，而更有活力的恒定风模型将温暖的IGM丰富了6.4倍。尽管有这些显著的差异，所有的风模型产生的金属线统计的两个现有的观测的一个因素。这是因为OVI、CIV、SiIV和NeVIII吸收剂主要来自T<10^5 K的光电离气体，在三种反馈方案中，光电离气体富集到相似的水平。OVI吸收体追踪扩散相，δ <100，在z=0时富集到约1/50 Zsol，尽管吸收体本身通常超过0.3 Zsol，并且来自不均匀分布的未混合风。CIV和SiIV吸收体主要追踪晕内的T~10^4 K气体。我们预测COS将观测到一群NeVIII光电离吸收体，追踪T<10^5 K，δ ~10的气体。在COS S/N=30的模拟视线中，虽然探测到T=10^（6-7）K的晕气，但很少探测到MgX和SiXII。一般来说，IGM是以由外向内的方式富集的，其中在较高的红移下释放的风吹金属达到较低的超密度，导致较高的电离物质追踪较低密度，较老的金属。在z=0时，星系外90%的重子富集到0.096…
2011-11-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
From the Intergalactic to the Interstellar Scales -- EQUALS: a High-resolution Legacy Survey of Gas in the Distant Universe Using ESPRESSO
Camosun College（卡莫森学院）；INAF–Trieste Astronomical Observatory（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；University of Chile（智利大学）；University of Trieste（的里雅斯特大学）；INAF–Padua Astronomical Observatory（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；Hamburg University（汉堡大学）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；IAP, Paris（巴黎天体物理研究所）；ESO（欧洲南方天文台）；SISSA（国际高等研究学院）；Durham University（杜伦大学）
EQUALS利用ESPRESSO高精度光谱观测，研究遥远宇宙中气体分布，以揭示宇宙演化过程及暗物质性质。
2025-12-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Galactic wind X-ray heating of the intergalactic medium during the Epoch of Reionization
本文计算了再电离期（EoR）星系风的漫射软X射线发射率。我们考虑两个分析模型，压力驱动的风和超级气泡模型，和3D宇宙学模拟，包括气体动力学的第一个十亿年（FiBY）项目。分析模型被归一化以匹配附近宇宙中恒星形成星系的漫射X射线发射率。宇宙学模拟使用物理激发的恒星形成和风的处方，并包括辐射转移校正。所有的模型和模拟都被发现产生足够的加热的星系际介质可检测的当前和计划的无线电设施通过21厘米测量EoR。虽然分析模型预测相对于$z_{\rm trans} \simeq 8 - 10$设置的宇宙微波背景的21厘米发射信号，但FiBY模拟中的预测信号在再电离完成之前仍处于吸收状态。21 cm吸收差亮度温度达到最小值$ΔT \simeq -130$至$-200$ mK，具体取决于型号。允许来自高质量X射线双星的额外热量将跃迁推到发射到$z_{\rm trans} \simeq 10 - 12$，较浅的吸收特征具有最小值$ΔT \simeq -110$到$-140$ mK。21厘米的信号可能是区分风模型的一种手段，超级气泡模型有利于更早的再加热。虽然早期的发射转变可能表明X射线双星主导了再加热，但早在$z_{\rm trans} > 12$就向发射转变则表明存在额外的热源。
2017-08-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Simulated metal and HI absorption lines at the conclusion of Reionization
我们提出了一个星系际金属吸收线的理论研究中，再电离时代（EoR）期间和之后的遥远的类星体的光谱印记。我们使用高分辨率的流体动力学模拟在高红移（$4 <z<8$），假设一个均匀的UV背景Haardt-Madau 12，后处理与云光电离模型和Voigt轮廓拟合准确地计算离子CII，CIV，SiII，SiIV和OI在星系际介质（IGM）的柱密度。此外，我们在$z<6$生成中性氢（HI）的模拟观测。我们的模拟成功地再现了CII和CIV的宇宙学质量密度（$Ω$）的演化，在$z >6$处$Ω_{CII}$超过了$Ω_{CIV}$，与EoR尾部的当前图像一致。模拟的CII呈现双峰分布，在星系内部和周围有大的散射，在低密度IGM中有一些痕迹。我们发现在$z=6$不同的离子物种之间的观测和模拟的柱密度关系之间的一些差异，可能是由于在假设的紫外背景的不确定性。最后，我们的模拟与观测的HI柱密度分布函数在$z = 4$和HI宇宙学质量密度$Ω_{HI}$在$4 < z < 6$。
2017-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Absorption studies of the most diffuse gas in the Large Scale Structure
随着宇宙的演化，它形成了一个物质结构的网络。这个宇宙网充满了气体，最弥散的气体位于星系际区域。在低红移时，气体主要是温暖的，它最好的示踪剂之一是X射线吸收背景类星体的视线。在这一章中，我们介绍了温暖-热星系际介质（WHIM）形成的理论背景，并从宇宙学流体动力学模拟中介绍了WHIM的物理性质。我们讨论了用X射线吸收线探测WHIM的可行性，具有高分辨率和高信噪比的光谱。我们提出了详细的讨论的观测技术，包括WHIM电离平衡，可观察的线，生长曲线，和诊断使用的X射线线。我们目前的努力，检测WHIM与光栅上的钱德拉和XMM-牛顿天文台。我们讨论了文献中报道的WHIM检测的临界性，其中强大的检测可能来自介入星系的环星系介质，或组内介质，而不是真正的星系际介质中的扩散气体。在低红移的大尺度结构中，对最弥散的气体的安全探测可能要等到下一代X射线望远镜。本章最后将讨论未来携带色散和非色散光谱仪的任务。我们提出了线可探测性以及WHIM系统的数量，可以检测到未来的任务的优值参数。这些将定义我们解释失踪的低红移重子的能力，并理解宇宙在其生命的一半以上的演化。
2022-03-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
The detectability of strong 21 centimetre forest absorbers from the diffuse intergalactic medium in late reionisation models
在红移$z\simeq 5.3$的再电离的后期结束与观测到的Ly $α$森林传输的空间变化和Ly $α$发射星系在$z=5.5$的扩展Ly $α$吸收槽周围的赤字是一致的。在这个模型中，大的中性氢岛应该一直存在于弥漫星系际介质（IGM）中，直到$z\simeq 6$。我们使用了一种新的，混合的方法，结合高分辨率的宇宙流体动力学模拟与辐射转移预测的发病率强21厘米森林吸收光学深度$τ_{21}>10^{-2}$从弥漫IGM在这些后期再电离模型。我们包括模拟21厘米森林光谱的红移空间失真的影响，并把高度不确定的加热预再电离IGM软X射线作为一个自由参数。对于一个模型，只有适度的IGM预热，使平均气体动力学温度在弥漫IGM保持低于$T_{\rm K}\simeq 10^{2} \rm\, K$，我们发现，强21厘米森林吸收线应持续到$z=6$。对于$\sim 10$足够响亮的无线电背景源的样本，在$z\simeq 6$与SKA 1-低或可能LOFAR的21厘米森林吸收器的零检测应该提供一个信息的下限仍然在很大程度上不受约束的软X射线背景在高红移和预再电离IGM的温度。
2021-06-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
