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
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
Cosmic reionization by primordial cosmic rays
在所谓的宇宙重组之后,膨胀的宇宙进入了一段黑暗时期,因为大部分物质处于中性状态。然而,大约10亿年后,星系间空间再次被电离。这个过程被称为宇宙再电离,需要一些机制的运作,但目前还没有很好的理解。在其他电离源中,第三星族星、迷你类星体和X射线发射微类星体被引用。在这篇文章中,我们提出,原始宇宙射线,在第一个微类星体喷流的终点加速,可能也有助于星系际空间的再电离。为此,我们量化的电离能力的宇宙射线(电子和质子)在原始星系际介质使用广泛的粒子级联模拟。我们确定,根据微类星体喷流中加速的电子与质子的比例,宇宙射线对原始星系际介质再电离的贡献应该与来自微类星体吸积盘的X射线一样多。如果原始磁场的量级是$10^{-17}$ G,正如某些模型所表明的那样,那么宇宙射线在电离第一批恒星诞生地以外的中性物质方面发挥了重要作用。
2014-09-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
No evidence for gamma-ray halos around active galactic nuclei resulting from intergalactic magnetic fields
我们分析了Ap. J. Lett.中报道的堆积活动星系核周围的伽马射线晕,2010,722,L39。首先,我们表明,周围的堆叠活动星系核的γ射线的角分布是一致的蟹状星云脉冲星,这是费米/LAT的点源周围的γ射线的角分布。这使得它不太可能晕是由电磁级联TeV光子在星系际空间。然后,我们比较周围的堆叠活动星系核的γ射线的角分布与费米/LAT的点扩散函数(PSF),并确认存在一个多余的PSF以上。然而,我们证明,这种效果的幅度和角度大小是不同的费米/LAT仪器的前部和后部转换的光子,因此是一种仪器效应。
2010-11-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Heating of the intergalactic medium by the cosmic microwave background during cosmic dawn
在宇宙中第一批恒星形成之前,星系际介质预计将处于最冷点。受最近EDGES实验结果的启发,我们重新审视了这一时期中性气体动力学温度的标准计算。当第一个紫外线(UV)源打开时,光子红移到中性氢的莱曼线中,并在莱曼- $α$线内反复散射。他们通过原子反冲加热气体,并通过Wouthuysen-Field效应,设定氢原子21厘米超精细(自旋翻转)线的自旋温度,与共振宇宙微波背景(CMB)光子竞争。我们表明,莱曼- $α$光子也调解CMB光子和热运动的氢原子之间的能量转移。在没有X射线加热的情况下,这种新的机制是对热冷却气体温度的主要修正($\sim 10 \%$在$z=17$),并且是以前计算中发现的加热速率的几倍。我们还发现,在非标准的情况下,无论是增强CMB以上的无线电背景或调用新的物理来冷却气体,以解释EDGES结果的效果是更显着的。与无线电背景的耦合可以将21厘米吸收特征的深度相对于没有加热源的情况减少几乎两倍,并防止该特征形成平坦的底部。作为产生吸收特征的UV背景的不可避免的结果,在任何理论预测中都应该考虑这种加热。
2018-04-06 astro-ph.CO
The Gamma-Ray Window to Intergalactic Magnetism
探测星系际磁场最有希望的方法之一是利用高能伽马射线或宇宙射线在星系际空间引发的电磁级联中产生的伽马射线。由于级联的带电成分对磁场敏感,因此可以利用对遥远天体(如耀变体)的伽马射线观测来限制IGMF的性质。地面和空间伽马射线望远镜提供了高能伽马射线源的光谱、时间和角度信息,这些信息携带着干预磁场的印记。这提供了对导致第一个磁场产生的过程的本质以及影响其演变的现象的见解。在这里,我们提供了一个详细的描述如何伽马射线观测可以用来探测宇宙磁性。我们回顾了这一主题的现状,并讨论了下一代伽马射线天文台测量IGMF的前景。
2021-07-06 astro-ph.CO astro-ph.HE
Gamma-ray induced cascades and magnetic fields in intergalactic medium
利用蒙特卡罗模拟方法研究了多TeV γ射线与宇宙学红外/光子背景相互作用在星系际介质中引发的三维电磁级联。级联中的次级电子在被宇宙微波背景辐射光子散射之前被星系际磁场偏转。这导致了在银河系外极高能伽马射线源周围的多GeV和TeV能量的0.1-10度尺度的辐射。一般来说,扩展发射的形态取决于星系际介质中磁场的性质。利用Monte-Carlo模拟数据,我们证明了扩展源的尺寸随能量的增加而减小,如果存在于大尺度结构的空洞中,则可以测量到幅度在<1 e-16 G到1 e-12 G范围内的弱磁场。
2009-03-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Metal-line emission from the warm-hot intergalactic medium: I. Soft X-rays
来自金属的发射线提供了一种最有希望的方法来探测难以捉摸的温暖-热星系际介质(WHIM; 10^5 K<T<10^7 K),它被认为包含了低红移宇宙中相当大一部分的重子。我们提出的预测软X射线线发射的WHIM使用的一个子集的宇宙学模拟的超大规模模拟(OWLS)项目。我们使用OWLS模型来测试预测的发射对一系列物理处方的依赖性,如宇宙学,气体冷却和恒星形成和吸积黑洞的反馈。如果考虑到金属线冷却,模型给出了惊人的相似结果,表明预测是稳健的。软X射线线追踪WHIM的较热部分(T>10^6 K)。我们发现OVIII 18.97A是最强的发射线,预测的最大表面亮度为~10^2 photon/s/cm^2/sr,但其他一些谱线仅稍弱。所有的谱线都显示出观测到的通量强度与导致发射的气体的密度和金属丰度之间的强相关性。另一方面,潜在可检测的发射始终对应于电子跃迁的发射率达到峰值的温度。这种辐射既不追踪重子物质,也不追踪金属物质。特别是,在拟议的任务中可能探测到的发射,在星系和星系群中及其周围追踪过密(rho> 10^2 rho_mean)和富含金属(Z>0.1Z_sun)的气体。虽然软X射线线发射因此不是一个有希望的途径来关闭重子预算,但它确实提供了令人兴奋的可能性,可以将气体吸积到星系上并流出星系。
2010-04-28 astro-ph.CO
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
Exploring the Thermal State of the Low-Density Intergalactic Medium at z=3 with an Ultra-High Signal-to-Noise QSO Spectrum
在低密度下,星系际介质(IGM)的标准电离历史预测,一旦氢(和氦)再电离完成,IGM的温度将随着密度的降低而降低。将高红移、低密度的IGM加热到光加热预期的温度以上是困难的,并且先前基于$2<z<4$的Lyman-$α$森林数据中不透明度的概率密度函数(PDF)的宇宙低密度区域中的高/上升温度的说法已经受到了相当大的怀疑,特别是因为它们似乎与温度-密度关系(TDR)上的其他约束处于紧张状态。在这里,我们利用一个超高的信号-噪声谱的类星体HE 0940 -1050和一种新的技术来研究的PDF的低不透明度的一部分。我们表明,确实有证据(在90%的置信水平),一个显着的体积分数的密度下的区域在$z \sim 3$的温度高或高于那些在密度相当于平均值和以上。我们进一步证明,这一结论仍然是一致的测量的斜率的TDR在过密的区域,这意味着随着密度降低的温度降低,如预期的,如果光加热的电离氢是占主导地位的加热过程。我们简要地讨论了我们的研究结果的影响,需要调用空间温度波动,如预期在氦再电离,或额外的过程中,热的低密度IGM的显着体积分数。
2016-11-11 astro-ph.CO
Constraints on Dark Matter-Baryon Scattering from the Temperature Evolution of the Intergalactic Medium
星系际介质(IGM)的热演化可以作为宇宙学热源和热汇的灵敏探针。我们用它来限制暗物质和重子之间的相互作用。在再电离之后,IGM温度由光加热和绝热冷却之间的平衡来设定。我们使用测量的IGM温度从莱曼- $α$ -森林的数据来约束横截面$σ$之间的暗物质和重子,发现$σ< 10^{-20}$厘米$^2$的暗物质质量$m_χ\leq 1$ GeV。这提供了在红移$z\sim5$处的暗物质和重子之间的散射的第一个直接约束。
2017-11-14 astro-ph.CO
Simulating the Impact of X-ray Heating during the Cosmic Dawn
即将到来的对再电离时代21厘米信号的观测将很快提供对这个时代的第一次直接探测。这个信号受到许多天体物理效应的影响,包括星系际气体的长距离X射线加热。在之前的宇宙黎明时代,这种加热对21厘米信号的影响特别突出,特别是在自旋温度饱和之前。我们提出了迄今为止最大体积(349\,Mpc共动=244~ $h^{-1}$ Mpc)的全数值辐射转移模拟,包括氦气和多频加热的影响,有和没有X射线源。我们发现,X射线源有助于显着的早期加热的中性星系际介质,因此,相应的21厘米的信号。与只有恒星的情况相比,包含硬的高能辐射产生了更早的从吸收到发射的延长的过渡。X射线源的存在降低了平均21厘米差亮温的绝对值。这些硬源也显着增加了21厘米的波动相比,温度饱和的共同假设。21厘米差分亮度温度功率谱最初在大尺度上增强,然后在所有尺度上降低。与冷的、未加热的星系际介质的情况相比,信号具有较低的均方根波动和增加的非高斯性,如通过21厘米概率分布函数的偏度和峰度所测量的。分辨率约为11弧分的21 cm信号的图像仍显示出远高于与SKA 1-Low深度集成的预期噪声的波动,表明X射线加热时期的直接成像是可行的。
2017-03-27 astro-ph.CO
Measurement of the small-scale structure of the intergalactic medium using close quasar pairs
星系际介质(IGM)中扩散气体的分布在被称为莱曼- $α$森林的遥远背景类星体的光谱上留下了一系列氢吸收线。宇宙流体动力学模拟预测,IGM密度波动被抑制在一个特征尺度以下,其中热压力平衡重力。我们测量了这种压力平滑规模量化吸收相关性的样本密切类星体对。我们将我们的测量结果与流体动力学模拟进行了比较,其中压力平滑由IGM的综合热历史确定。我们的研究结果是一致的标准模型的光致电离加热的紫外线辐射背景,再电离宇宙。
2017-04-26 astro-ph.CO
Gauging the Contribution of X-ray Sources to Reionization Through the Kinetic Sunyaev-Zel'dovich Effect
南极望远镜(SPT)和阿塔卡玛宇宙学望远镜(ACT)等仪器对动力学Sunyaev-Zel'dovich(kSZ)效应的测量将很快改善对再电离的限制。流行的模型假设,紫外光子单独负责星系际介质的再电离。我们探讨了一个显着的贡献,X射线再电离的kSZ信号的影响。由于X射线在中性星系际介质中有很大的平均自由程,它们会在紫外光子产生的尖锐气泡之间引入部分电离。这种平滑的电离分量改变了宇宙微波背景(CMB)温度各向异性的功率谱。我们通过运行再电离的半数值模拟来量化这种影响。我们测试了一些不同的模型的再电离没有X射线,具有不同的物理参数,但被约束为具有类似的总光学深度的电子散射。然后将这些模型与X射线再电离贡献水平不同的模型进行比较。我们发现,模型与超过10%的贡献,从X射线产生一个显着较低的功率谱的温度各向异性比所有的UV-仅模型测试。SPT和ACT的预期灵敏度可能不足以区分我们的模型,然而,从再电离的时代的kSZ信号的非检测可能导致从X射线的贡献。对于今后的飞行任务来说,考虑X射线源对再电离的影响将是重要的,因为它具有更高的灵敏度。
2011-10-10 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
Signatures of Small-scale Structure of the Pre-reionization Intergalactic Medium in $z\gtrsim7$ Quasar Proximity Zones
本研究通过一维电离辐射转移后处理模拟,发现z≈7.5类星体近邻区的Lyα透射统计可在2σ水平区分再电离前星系际介质的冷暗物质、温暗物质及X射线加热模型,为探测早期宇宙小尺度结构提供新途径。
2023-12-11 astro-ph.CO
Resistive Magnetic Field Generation at Cosmic Dawn
第一代大质量恒星的超新星爆炸产生的相对论性带电粒子(CR为宇宙射线)是宇宙再电离的原因,它们携带电流逃逸到星系际介质中。电荷不平衡和感应引起返回电流$\vec j_t$,其由倾向于抵消CR电流的冷热等离子体携带。吸引碰撞返回电流所需的电场$\vec E=η\vec j_t$与低能宇宙射线的流出相反,并以欧姆方式加热冷等离子体。由于星系际等离子体的温度结构$T$引起的电阻率$η(T)$的不均匀性,电场具有维持法拉第感应的旋转分量。结果表明,在星系际空间中,磁场以10 $^{-17}-10^{-16}$高斯/陀螺的速率产生,直到星系际介质的温度因宇宙再电离而升高。该磁场可能为星系际环境中磁场的后续生长播下种子。
2010-08-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Cosmological Impact of Luminous TeV Blazars II: Rewriting the Thermal History of the Intergalactic Medium
宇宙对河外极高能伽马射线(VHEGRs,E>100 GeV)是不透明的,因为它们在河外背景光上湮灭并成对产生。由此产生的超相对论对被假定为通过CMB光子的逆康普顿散射而损失能量。在Broderick等人(2011年,这三篇论文系列的第一篇)中,我们认为超相对论对束中强大的等离子体不稳定性会局部耗散TeV产生的对的动能,加热星系际介质(IGM)。在这里,我们探讨这种加热后的IGM的热历史的影响。我们整理所观察到的河外VHEGR源,以确定一个本地VHEGR加热率和纠正的VHEGR观测使用费米观测的高和中间峰值BL湖的指向性。由于本地河外VHEGR流量占主导地位的TeV耀变体,我们绑TeV耀变体的光度密度的类星体的光度密度,并产生一个VHEGR加热率作为红移的函数。这种加热在z<~4时是相对均匀的,在较高的红移处(z~6处的阶数单位),空间变化增加。这种新的加热过程在低红移处占主导地位,TeV耀变体加热的加入定性和定量地改变了IGM的结构和历史。TeV耀变体产生均匀的体积加热率,足以使平均密度IGM的温度增加近一个数量级,并且在低密度时增加更多,自然产生由Ly-alpha森林的观测推断的倒置状态方程,这一特征难以与标准再电离模型相协调。最后,我们结束了讨论的可能性,检测这种热的低密度IGM,但发现这种测量是目前不可行的。(节略)
2012-05-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
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
Implications of Strong Intergalactic Magnetic Fields for Ultra-High-Energy Cosmic-Ray Astronomy
我们研究了超高能宇宙射线在磁化宇宙网中的传播。我们专注于高磁化空洞($B \sim \text{nG}$)的特殊情况下,使用普朗克卫星的上限。宇宙网是从结构形成的纯磁流体动力学宇宙学模拟中获得的,考虑到种子磁场的不同功率谱,以考虑理论上的不确定性。我们研究了这些不确定性对宇宙射线传播的影响,结果表明,它们可以分别对测量的光谱和成分产生高达$\simeq 80\%$和$\simeq 5\%$的影响。在我们的方案中,即使空隙中的磁场很强,在大约10-50%的天空中,来自比$\sim\;$ 50 Mpc更近的源的50 EeV质子的偏转小于$15^\circ$,这取决于源和磁功率谱的分布。因此,如果质子在观测到的UHECR通量中占相当大的比例,那么根据原始磁功率谱,UHECR天文学在相当大的一部分天空中是可能的。
2017-06-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
Heating of the Intergalactic Medium by Hydrogen Reionization
在再电离过程中,星系际介质被超音速电离锋(I-锋)脉冲加热。I-锋后的峰值气体温度$T_\mathrm{reion}$是再电离后热历史模型中的一个关键不确定性。在这里,我们使用高分辨率的辐射转移模拟研究的参数空间的$T_\mathrm{reion}$。我们发现,$T_\mathrm{reion}$是只有温和的敏感性的入射辐射的光谱在大多数的参数空间,温度主要由I-前速度。我们还探讨了目前的再电离模型预测$T_\mathrm{reion}$通过测量I-前速度在宇宙学辐射转移模拟。我们发现,后I-前的温度演变向更热的值作为再电离的进展。$T_\mathrm{reion} = 17,000-22,000$ K的温度在再电离的前半部分是典型的,但如果I-锋速度达到$\sim10^4$ km/s,如我们的模拟所发现的,则可能在该过程接近结束时达到$T_\mathrm{reion} = 25,000 - 30,000$ K。较短的再电离时期导致较热的$T_\mathrm{reion}$。我们讨论了$z>5$ Ly $α$森林观测的影响,其中可能包括视线通过热,最近再电离补丁的宇宙。从我们的参数空间研究的插值表是公开的,随着一个简单的适合的依赖$T_\mathrm{reion}$的I-前速度。
2019-04-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Star Formation in Extreme Environments: The Effects of Cosmic Rays and Mechanical Heating
内容:极端环境的分子数据,如Arp 220和NGC 253,显示了极高的宇宙射线(CR)率(10^3-10^4 * 银河系)和超新星驱动湍流的机械加热的证据。目的:探讨高CR率和机械加热对云化学的影响。研究方法:PDR模型使用经过充分检验的化学和辐射传输程序对低密度云(n=10^3)和高密度云(n=10^5.5 cm^-3)进行了预测。相关物种的列密度进行了讨论,并特别注意与水有关的物种。通量显示为O、C+、C和N+的精细结构线,以及CO、HCN、HNC和HCO+的分子线。与X射线主导区域模型进行了比较。结果如下:当已经暴露于大量UV时,对于不同的机械加热和CR速率,[CII]、[CI]和[OI]的精细结构线非常相似。HCN和H2O的丰度提高非常高的机械加热速率,而电离的物种相对不受影响。当CR速率zeta > 5 * 10^-14 s^-1时,OH+和H2O+的浓度会增加。OH+、OH、H2O+、H2O和H3 O+的组合追踪CR率,并且能够区分增强的宇宙射线和X射线。
2010-10-05 astro-ph.CO
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
Pre-heating of the intergalactic medium by gravitational collapse and ultraviolet background
在宇宙流体动力学模拟中,研究了星系际介质结构坍缩和紫外背景辐射对星系际介质的预热作用。当引力坍缩是唯一的加热机制时,我们发现:(1)在$z=0$,IGM的$60\%, 45\%$分别被加热到$S>8, 17$ kev cm $^2$,但在$z=2$,$60\%, 45\%$的分数迅速下降到几个单位;(2)从$z=2$开始,环晕气体$S_{\rm{cir}}$的熵大于质量为$M<10^{11.5}$ $M_{\odot}$的晕的维里熵,但在星系形成的预防模型中,当$M<10^{10.5} M_{\odot}$处于$z=0$时,所需的高于熵的部分$S_{\rm{pr}}$仅为$15-20 \%$,且随红移的增加而减小;(3)假设金属丰度为$Z \leq 0.03 Z_{\odot}$,则环晕气体冷却时间长于哈勃时间的部分$t_{cool,cir}>t_{\rm{H}}$仅为$5-10 \%$ at $z \lesssim 0.5$,而在$z \geq 1$使用$M<10^{10.5} M_{\odot}$进行晕圈测试的情况更少。(4)灯丝中的气体经历最强的预热。此外,我们还发现,UVB并不能增加IGM与$S>17$ kev cm $^2$的比例,但可以增加低质量晕($<10^{10.5} M_{\odot}$)的比例,即在$z=0$处由$S_{\rm{cir}}>S_{\rm{pr}}…
2017-09-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Heating and Ionization of the Primordial Intergalactic Medium by High Mass X-ray Binaries
我们研究了高质量X射线双星对高红移环境的影响。利用一维辐射转移程序,我们预测了由主序星和高亮度超新星组成的同时代恒星星族在形成后不同时期的电离和温度分布。我们既考虑了均匀密度的环境,也考虑了一个嵌入在10^8太阳质量NFW晕中的星团。HMXB在恒定密度环境中产生可忽略不计的增强电离,因为它们的高能量SED和短寿命。在这种情况下,HMXB对局部加热速率的贡献很小。对于NFW剖面,来自主序星的辐射不能阻止最初电离的体积重新组合,因为它无法穿透高密度的星系核心。然而,HMXB光子在前沿后面停止重新组合,使其部分电离更长时间。在这些部分电离的区域中增加的电子密度促进进一步冷却,导致较低的IGM温度。在这个星爆模型的背景下,我们已经表明,HMXB不作出重大贡献,再电离或IGM加热。然而,X射线逃逸分数在两种密度剖面情况下都很高。连续的恒星形成可能会导致X射线随着时间的推移而积累,减少电离时间尺度,并可能导致遥远的IGM的低水平电离。
2014-09-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Elevated Hot Gas and High-Mass X-ray Binary Emission in Low Metallicity Galaxies: Implications for Nebular Ionization and Intergalactic Medium Heating in the Early Universe
与恒星形成相关的高能辐射被认为是低金属丰度星暴中星际介质电离的重要来源,也是高红移($z > 8$)宇宙中星系际介质加热的重要贡献者。利用Chandra对$D \approx$ ~200- 450 Mpc的30个星系样本的观测,我们提供了平均0.5- 8 keV谱形和单位恒星形成率(SFR)归一化的新测量结果。这些星系具有3- 9 GyrPDMATHABMO的高比恒星形成率和$Z \approx 0.3 Z_\odot$附近的金属丰度。我们将样品组合的X射线谱建模为热气体和高质量X射线二进制(HMXB)种群的组合,并限制它们的相对贡献。我们推导出$\log L_{\rm 0.5-8 keV}^{\rm HMXB}$ /SFR $= 40.19 \pm 0.06$和$\log L_{\rm 0.5-2 keV}^{\rm gas}$ /SFR $= 39.58^{+0.17}_{-0.28}$的标度关系;与局部关系相比,标度关系显著升高。HMXB的标度也比文献中的$L_{\rm 0.5-8 keV}^{\rm HMXB}$ -SFR- $Z$关系略高,这可能是由于我们的星系具有相对较低的HMXB遮蔽度和年轻的X射线发光恒星种群。热气体比例关系的升高处于预期的水平,因为金属减少导致衰减减小;但是,我们不能得出结论,$L_{\rm 0.5-2 keV}^{\rm gas}$ -SFR- …
2022-03-30 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
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
The Concerted Impact of Galaxies and QSOs on the Ionization and Thermal State of the Intergalactic Medium
我们使用一系列宇宙学、多频辐射转移(RT)模拟,详细分析了高红移类星体周围星系际介质(IGM)的电离和热结构,探索了星系和类星体的贡献,以及X射线和二次电离的影响。我们发现,在高z的类星体环境中的中央类星体和周围的星系协调控制的氢和氦的再电离形态,并对IGM的热结构的非线性影响。一个类星体的印记H II区域的一个独特的形态,如果它的总电离光子预算超过周围的星系,因为氢再电离的开始,否则,形态显示的H II区域只有星系产生的差异不大。此外,来自星系和类星体的集体辐射场的光谱形状控制着I-锋的厚度。虽然一个被紫外线遮蔽的类星体可以加宽I-锋,但来自其他紫外线源的贡献,无论是星系还是未被遮蔽的类星体,都足以维持一个尖锐的I-锋。来自类星体的X射线光子在I-锋之前造成了一个突出的部分电离延伸尾。类星体在He II / He III区的形态上留下了独特的印记。我们建议,虽然IGM的物理状态被修改的类星体,最直接的测试,以了解星系和类星体在再电离过程中的作用是进行星系调查,在天空中的21厘米层析成像的区域。
2016-07-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Effects of large-scale magnetic fields on the observed composition of ultra high-energy cosmic rays
本文构建输运公式研究星际磁场对超高能宇宙线传播的影响,发现磁场显著改变观测组成且源模型与磁场属性存在简并,强调需结合磁场演化以准确评估宇宙线源。
2023-04-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
GRB 221009A: a potential source of ultra-high-energy cosmic rays
最近,一个非常明亮的伽马射线暴,GRB 221009 A,被覆盖整个电磁波谱的几个设施观测到。探测到能量高达18 TeV的伽马射线,以及一个可能的251 TeV光子。这样的高能事件是不可能发生的,因为它们会被成对产生与河外背景光的相互作用所衰减。然而,这种紧张关系只是表面上的,并不需要任何非传统的解释。在这里,我表明,这些观测结果可以解释为超高能宇宙射线(UHECR)与宇宙辐射场相互作用的结果,在他们的旅程到地球,提供星系际磁场是合理的弱。如果这个假设是正确的,它将建立像GRB 221009A这样的爆发作为UHECR源。
2022-12-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
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 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
Resistive Heating Induced by Streaming Cosmic Rays Around a Galaxy in the Early Universe
研究早期宇宙高红移星系周围流式宇宙射线的电阻加热,发现其在近星系区域主导加热,并削弱所产生磁场,且可经由21厘米信号检验。
2023-02-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
An Improved Treatment of Cosmological Intergalactic Medium Evolution
星系形成和再电离是现代宇宙学的两个核心问题,其建模依赖于对星系际介质(IGM)的精确跟踪。不幸的是,由于这种介质的复杂性质,控制其电离状态和温度的微分方程只是近似的。在本文中,我们改进了这些主方程。我们推导出新的表达不同的复合非均匀IGM阶段,包括所有相关的电离/重组和冷却/加热机制,考虑到流入/流出/从晕,并使用更准确的重组系数。此外,为了更好地计算方程中的源函数,我们提供了一个分析程序,用于计算电离环境中的晕质量函数,占由于其环境的电离状态的偏差。这样一个改进的处理IGM演变的一部分,一个完整的现实模型的星系形成提出的其他地方。
2015-02-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Environments for Magnetic Field Amplification by Cosmic Rays
我们认为最近发现的一类不稳定性,驱动宇宙射线流,在各种环境中。我们表明,虽然这些不稳定性已被讨论的背景下,超新星驱动的星际冲击,他们也可以在星系际介质和星系中的弱磁场,在那里,作为一个强大的源螺旋磁波动,他们可能有助于整体演化的磁场。在银河系内,这些不稳定性在温暖的电离气体中最强,在热的低密度气体中似乎很弱,除非宇宙射线的注入效率非常高。
2009-12-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Kiloparsec-scale turbulence driven by reionization may grow intergalactic magnetic fields
School of Earth and Space exploration, Arizona State University(亚利桑那州立大学地球与空间探索学院);Department of Astronomy, University of Washington(华盛顿大学天文学系);Department of Physics and Astronomy, University of California, Riverside(加州大学河滨分校物理与天文系);McWilliams Center for Cosmology and Astrophysics, Department of Physics, Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学物理系麦威廉斯宇宙学与天体物理学中心)
再电离驱动的湍流可能通过加热IGM并放大磁场,从而解释TeVblazars观测的磁场下限。
2026-02-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lux ex tenebris: The imprint of annihilating dark matter on the intergalactic medium during Cosmic Dawn
即将使用下一代射电望远镜(如HERA和SKA)对高度红移的21厘米线进行的测量将为探测再电离时代(EoR)、宇宙黎明和黑暗时代期间的暗物质(DM)物理提供有趣的机会。HERA已经在建设中,迫切需要彻底了解DM物理学在这些时代对星系际介质(IGM)的影响。我们提出的第一个结果的流体动力学模拟套件与$2 \times 512^3$粒子在一个$(100 \ h^{-1} \ \text{Mpc})^3$盒DM湮灭和重子冷却物理。我们专注于红移$z \sim 11$,就在我们的模拟再电离开始之前,并讨论了DM湮灭的IGM和结构形成的印记。我们发现,而结构的形成是不受热WIMP比$m_χ\gtrsim 100 \ \text{MeV}$重,加热从$\mathcal{O}$(GeV)DM粒子可能会留下一个显着的印记IGM改变21厘米的信号。低密度区域中的冷气体特别容易受到DM加热的影响。然而,我们注意到,延迟的能量沉积目前没有在我们的模拟中考虑。
2020-09-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Constraining the intergalactic medium at $z\approx$ 9.1 using LOFAR Epoch of Reionization observations
我们推导出的星系际介质(IGM)的热态和电离态在红移$\approx$ 9.1使用新的上限21厘米的功率谱测量的LOFAR射电望远镜和电离分数在红移估计从最近的宇宙微波背景(CMB)观测之前的限制。我们已经使用的再电离模拟代码GRIZZLY和贝叶斯推理框架的结果来约束的参数描述的IGM的物理状态。我们发现,如果气体加热仍然可以忽略不计,IGM与电离分数$\gtrsim 0.13$和分布的电离区域的特征尺寸$\gtrsim 8 ~h^{-1}$共同megaparsec(Mpc)和半高宽(FWHM)$\gtrsim 16 ~h^{-1}$ Mpc被排除。对于具有均匀自旋温度$T_{\rm S} \gtrsim 3$ K的IGM,不能计算对电离分量的约束。如果信号的大尺度波动是由自旋温度波动驱动的,则排除具有温度大于CMB的加热区域的体积分数$\lesssim 0.34$、平均气体温度7-160 K以及特征尺寸为3.5-70 $h^{-1}$ Mpc且FWHM为$\lesssim 110$ $h^{-1}$ Mpc的加热区域分布的IGM。这些制约因素在95%的可信区间内。随着未来LOFAR在多个红移处的上限更加严格,约束将变得更加严格,并将排除越来越大的参数空间区域。
2020-02-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Predicted power in ultra high energy cosmic rays from active galaxies
内容:随着皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列(TA)等宇宙线实验收集到越来越多的数据,对超高能宇宙射线(UHECR)源的探索仍在继续。我们已经有了一些关于所涉及的来源或来源类型的提示,需要更多的工作来确认这些。目的:我们打算预测的UHECR通量和粒子的最大能量从两个完整的样本附近的活动星系,选择在无线电和远红外频率。此外,我们调查的磁散射的UHECR路径在干预宇宙空间。研究方法:本文提出了一种分三步寻找UHECR源的新方法,首先对这类源的活动进行建模,得到UHECR的通量和粒子加速的最大能量,然后对星系际空间的相互作用和角偏转进行建模,最后模拟出宇宙射线事件的分布,并与未来宇宙射线观测站的数据进行统计比较。结果:我们分析了两类源,伽马射线暴(GRB)和射电伽辽金(RGs)。根据UHECR通量的排序,很少有RG是可行的候选者,因为对于GRB来说,许多源都是可行的候选者,需要沿着它们到地球的路径更少的粒子散射来解释目前观察到的天空分布。大部分来自RG的通量来自南方天空,而大部分来自GRB的粒子通量来自北方,尽管差异如此之小,以至于需要大量的统计数据来证实这一点。星系际和银河系的磁场可能有助于区分这两种极端情况,也可以区分相同能量下的纯质子和重核。因此,平谱射电源,如3C279应确认生产UHECR在这类来源通过高能中微子。
2011-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
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