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
Ultra-diffuse galaxies without dark matter
我发展了一个高速星系碰撞模型来解释一个罕见但令人困惑的现象，即几乎没有暗物质的超弥散星系的明显存在。预测包括同时触发超压的致密云，形成发光的旧球状星团，一个原群环境，以产生高的相对速度，最初的气体丰富的星系在早期宇宙中，空间分离的黑暗晕，可能通过引力透镜检测和包含遗迹低金属丰度的恒星与增强的[α/Fe]在超低的表面亮度。
2019-05-30 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Discovery of an Ionizing Radiation Field in the Universe
我们提请注意的观测证据表明，一个众所周知的宇宙天体弥漫紫外线背景辐射场的相当大的一部分，实际上是由于不尘埃散射星光，而是-考虑到其光谱特性在天空中的大多数位置-有一个未知的物理起源。我们得出这个结论是通过重新检查漫射紫外线背景的光谱，这些光谱是很久以前用两艘旅行者号宇宙飞船上的紫外线光谱仪获得的，它们位于我们太阳系的很远的地方，而且位置非常不同。对于这部分新发现的辐射，既没有合理的，也没有不合理的传统天体物理学来源，我们推测，我们观察到的光子起源于组成无处不在的暗物质的粒子的非常缓慢的衰变，我们知道暗物质包裹着我们的银河系。不管这是否真的是辐射源，这个新的辐射场延伸到912光年以下，所以我们终于找到了重新电离宇宙的辐射。
2018-05-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Diffuse neutrino background from past core-collapse supernovae
本文综述了核坍缩超新星产生的弥散中微子背景（DSNB）的计算要素、未来探测的科学潜力及中微子实验最新进展，强调其作为理解宇宙的重要窗口。
2023-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Clusters of galaxies : observational properties of the diffuse radio emission
星系团作为宇宙中最大的维里化系统，是研究宇宙结构形成和演化的理想实验室。（节略）.星系团的大部分详细知识是近年来通过X射线天文学对ICM的研究获得的。与此同时，射电观测已经证明，ICM混合了非热成分，即高度相对论性粒子和大尺度磁场，通过它们的同步辐射检测到。由于灵敏的无线电图像和理论模型的发展，对这些非热ICM成分的性质的了解大大增加。在许多星系团的中心和外围区域都发现了弥散的同步辐射。此外，大规模的磁场似乎存在于所有的星系团，来自旋转测量（RM）的研究。非热成分与星系团的X射线性质和星系团的演化阶段有关，对星系团内介质的全面物理描述至关重要。它们在团簇形成和演化过程中起着重要的作用。本文综述了在星系团中探测到的漫射非热源的观测性质：晕、遗迹和小晕。我们讨论了它们的分类和性质。我们报告已发表的结果，并获得和讨论统计特性。我们提出了大规模的集群和更大的结构中的磁场的性质：连接星系团的细丝。我们总结了这些集群组件的起源的当前模型，并概述了由于新一代射电望远镜的未来发展，预计在这一领域的改进。
2012-05-09 astro-ph.CO
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
Evidence of X-ray emission from the Warm Hot Intergalactic Medium
本研究通过对XMM-Newton和eROSITA数据进行功率谱分析，首次高置信度间接探测到来自温热星系际介质的X射线辐射，填补了宇宙大尺度结构演化图景的关键空白。
2023-07-26 astro-ph.CO
Cosmic Census: Relative Distributions of Dark Matter, Galaxies and Diffuse Gas
本研究通过星系样本与透镜、tSZ图互相关，结合暗晕模型拟合，约束宇宙组分的联合分布，测得流体静力学质量偏差等结果，并预测下一代实验将提升约束精度、助力暗物质小尺度分布研究。
2023-07-25 astro-ph.CO
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 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
Observations of the Lyman-$α$ Universe
自从20世纪90年代末首次发现高$z$-Ly $α$发射星系以来，氢Lyman- $α$（Ly $α$）发射一直是对高红移宇宙的主要观测探测之一。由于Ly $α$的强发射起源于最丰富的元素的共振散射和复合，Ly $α$观测不仅见证了恒星形成和活动星系核的HII区，而且还见证了环星系介质（CGM）和星系际介质（IGM）中弥漫的HI气体。在这里，我们审查李$α$来源，目前的理论解释达到日期。我们的结论是：1）在$z\gtrsim 2$的一个典型的Ly $α$发射体（LAE）具有$L^*$ Ly $α$光度，是一个高$z$的本地矮星系的对应物，一个致密的贫金属恒星形成星系（SFG），具有近似的恒星（晕）质量和恒星形成速率$10^{8-9} M_\odot$（$10^{10-11} M_\odot$）和$1-10 M_\odot$ yr $^{-1}$; 2）高$z$ SFG在CGM中普遍具有扩散的Ly $α$发射晕，其延伸到晕维里半径和更远; 3）在再电离阶段，剩余的中性氢使位于$z>6$的星系的Ly $α$辐射强烈变暗，表明再电离历史较晚。下一代大型望远镜项目将把Ly $α$发射数据与HI Ly $α$发射数据和21厘米射电数据结合起来，绘制出大部分氢（HI+HII）气体，揭示星系和CGM/IGM之间i）流出/流入物质和ii）辐射的交换，与宇宙再电离有关。
2020-12-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
The radial acceleration relation in a $Λ$CDM universe
本文研究了冷暗物质（CDM）范式下中央星系总（$a_{\rm tot}$）和重子（$a_{\rm bary}$）向心加速度剖面之间的径向加速度关系（RAR）。我们分析表明，RAR是密切相关的物理的暗物质的准绝热弛豫重子在深势阱中的存在。这清楚地表明，如何平均RAR和它的散射出现在低加速制度（$10^{-12}\,{\rm m\,s}^{-2}\lesssim a_{\rm bary}\lesssim10^{-10}\,{\rm m\,s}^{-2}$）从重子反馈过程和CDM在暗晕中的分布之间的相互作用。我们的框架使我们能够更进一步，研究更高和更低的加速度的细节，使用解析近似和现实的模拟目录的$\sim342,000$低红移中心星系与$M_r\leq-19$。我们发现，虽然在重子占主导地位的，高加速制度（$a_{\rm bary}\gtrsim10^{-10}\,{\rm m\,s}^{-2}$）的RAR是非常敏感的弛豫物理的细节，一个简单的“重子化”处方匹配的流体动力学CDM模拟的弛豫结果是非常成功的再现所观察到的RAR没有任何调整。在（目前未观测到的）超低加速度区域（$a_{\rm bary}\lesssim 10^{-12}\,{\rm m\,s}^{-2}$），RAR对晕外围扩散气体的丰度很敏感，我们的默认模型预测了一个独特的突破，从一个简单的幂律关系，HI缺乏，扩散气体丰富…
2021-07-23 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
Probing the Diffuse Lyman-alpha Emission on Cosmological Scales: Lyα Emission Intensity Mapping Using the Complete SDSS-IV eBOSS Survey
利用Sloan数字巡天数据Release 16，通过对类星体位置和明亮红色星系残留光谱中的Ly $α$发射的互相关，我们探测到了宇宙中红移为$z = 2$-3.5的Ly $α$发射的大尺度结构。我们应用一个解析模型来拟合相应的Ly $α$表面亮度轮廓和红移空间类星体Ly $α$发射交叉关联函数的多极子。该模型表明，宇宙平均LY $α$光度密度为${6.6_{-3.1}^{+3.3}}\times 10^{40} {\rm erg\, s^{-1} cMpc^{-3}}$，$\sim 2σ$检测的中值约为8- 9倍，从深窄带调查的LY $α$发射体在类似的红移。虽然低信噪比阻止我们从一个显着的检测的Ly $α$森林-Ly $α$发射互相关，测量是一致的，我们的最佳拟合模型的预测，从类星体-Ly $α$发射互相关在当前的不确定性。我们排除了这些Ly $α$光子主要来自类星体的假设。我们发现，从恒星形成的星系，包括从周围的星系中心集中的贡献，并在弥漫的Ly $α$发射晕的Ly $α$发射，是能够解释我们的测量推断的大部分的Ly $α$光度密度。正在进行的和未来的调查可以进一步改善测量和推进我们对宇宙Ly $α$发射场的理解。
2022-07-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Hot and Energetic Universe: The astrophysics of galaxy groups and clusters
作为宇宙网络的节点，星系团追踪着宇宙中物质的大尺度分布。因此，它们是研究结构形成的复杂物理学的特权场所。然而，关于这些结构如何生长，以及它们如何在宇宙时间内耗散其能量预算中的引力和非热分量的完整故事，仍然超出了我们的掌握范围。一些基本的问题，如热扩散重子如何在暗物质势中吸积和动态演化？我们在ICM中观察到的能量是如何以及何时产生和分布的？重元素是在何时何地产生的，它们是如何流通的？仍然没有答案大多数星团重子以弥漫的、热的、富含金属的等离子体的形式存在，这些等离子体主要在X射线波段（星团内介质，ICM）中辐射，这使得对演化中的星团人口的X射线观测提供了解决这些问题的独特机会。Athena+具有大的收集面积和前所未有的高光谱和角分辨率组合，是在回答这些问题方面取得重大进展的唯一途径。雅典娜+将通过研究ICM中的运动和湍流来展示重子气体如何在暗物质势阱中演化。Athena+将能够在空间和光谱上解析吸积区域，探测X射线发射等离子体的真实性质和物理状态。Athena+有能力通过研究星团人口来明确了解大尺度宇宙结构的形成和演化。
2013-06-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
