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
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
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$t_{\rm Q}\lesss…
2022-12-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
The detectability of strong 21 centimetre forest absorbers from the diffuse intergalactic medium in late reionisation models
在红移$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
The Sources of Extreme Ultraviolet and Soft X-ray Backgrounds
极紫外线(EUV)和软X射线的辐射提供了失踪重子的位置,恒星反馈过程中的能量学以及宇宙浓缩历史的线索。此外,极紫外和软X射线光子有助于确定大多数星系际和环星系金属的电离状态,从而影响宇宙气体冷却的速率。不幸的是,由于银河系的吸收,这个波段极难观测到。在本文中,我们模型的贡献,各种来源的宇宙EUV和软X射线背景。我们将(1)类星体、(2)X射线双星、(3)热星际气体、(4)环星系气体、(5)维里化气体和(6)超软源的贡献放在一起,开发出使用经验和理论输入外推到这些波段的模型。虽然类星体传统上被认为是主导这些背景,我们讨论的实质性的不确定性,在他们的贡献。此外,我们发现热的晕内气体可能会在低红移时发射出O(1)部分的辐射,而星际和环星系发射可能会在所有红移时对这些背景贡献百分之几十。我们估计角平均背景强度的不确定性对环星系和星系际金属吸收线的电离修正的影响约为0.3-1 dex,并且我们表明,只有在类银河系的r_prox = 10-100 kpc时,局部辐射才能与宇宙背景辐射相媲美。
2019-02-12 astro-ph.CO 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 Far Ultraviolet Background
自20世纪70年代以来,漫射远紫外(FUV)背景一直受到天文学家的极大关注。最初的动力来自于希望探测到来自炽热星系际介质的紫外线辐射。FUV背景对扩散原子相的物理学(加热和电离)的核心重要性激发了下一代实验。一致的看法是,高纬度地区的漫射FUV辐射有三个组成部分:由尘埃颗粒反射的恒星FUV(漫射银河光或DGL),来自其他星系和星系际介质的FUV(河外背景光或EBL)和未知来源的组成部分(称为“偏移”组成部分)。在20世纪80年代,有一些关于衰变的暗物质粒子产生FUV辐射的讨论。在本文中,我调查生产FUV光子的常规来源:线发射从银河系热电离介质,双光子发射从银河系温暖的电离介质和低速冲击,莱曼β荧光的氢在几个地点在太阳系(行星际介质,外逸层和地球的热层)。我的结论是,三分之二,可以说是所有的偏移分量可以解释为来自上述过程的辐射的总和。
2022-04-20 astro-ph.GA
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
The Cosmic Ultraviolet Baryon Survey (CUBS) IX: The enriched circumgalactic and intergalactic medium around star-forming field dwarf galaxies traced by O VI absorption
本文基于 CUBS 数据通过 O VI 吸收线研究恒星形成矮星系周围的 CGM/IGM,发现低质量系统在 z≲1 时能有效将大量金属保留在附近的星系周与星系际介质中。
2024-11-13 astro-ph.GA
Line Emitting Galaxies Beyond a Redshift of 7: An Improved Method for Estimating the Evolving Neutrality of the Intergalactic Medium
色选星系的红移依赖部分揭示莱曼α发射已成为最有价值的约束演化的早期星系际介质的中性。然而,除了中性气体的共振散射外,莱曼α的可见度还取决于宿主星系的内在属性,包括其恒星星族,尘埃含量和流出气体的性质。利用我们在确定$z \simeq 4-6$星系的线发射特性方面取得的重大进展,我们提出了一种改进的方法,基于使用星系的静止帧紫外连续谱的测量斜率,来解释$z>7$星系的近红外光谱的生长体,以考虑到这些宿主星系的依赖性。在我们的新方法的第一个应用程序中,我们通过一个新的光谱调查$7<z<8$星系进行凯克MOSFIRE摄谱仪证明其潜力。与早期公布的数据一起,我们的数据提供了改进的估计莱曼α的可见度不断变化,特别是在红移$z\simeq 8$。作为一个副产品,我们还提出了一个新的线发射星系的红移$z=7.62$取代了早期的红移记录。我们讨论了在$6<z<8$上演化中性分数的改进约束以及对宇宙再电离的影响。
2014-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Effect Of AGN Heating On The Low-Redshift Lyα Forest
利用Illustris模拟研究了活动星系核加热和紫外背景对低红移Lyman- $α$森林柱密度分布的影响。我们表明,Illustris再现观测$z =0.1$在列密度范围$10^{12.5} - 10^{13.5}$ cm $^{-2}$,相关的“光子生产不足的危机。“我们将此归因于AGN反馈的包含,它改变了气体分布,以模拟额外光子的影响,以及Faucher-Giguère紫外背景的使用,它在$z=0.1$比以前考虑的Haardt & Madau背景更电离。我们表明,运行与平滑粒子流体动力学和模拟使用移动网格的模拟之间的差异是小的,在此列密度范围内,但可以更显着在较大的列密度。我们进一步考虑了超新星反馈、Voigt轮廓拟合和有限分辨率的影响,所有这些对CDD的影响都很小。最后,我们确定了我们的模拟和观测之间的差异,在柱密度$10^{14} - 10^{16}$ cm $^{-2}$,其中Illustris产生太少的吸收体,这表明活动星系核反馈模型应进一步完善。由于“光子生产不足危机”主要影响低柱密度系统,我们得出结论,活动星系核反馈和标准电离背景模型可以解决危机。
2017-02-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Gravitational lensing reveals ionizing ultraviolet photons escaping from a distant galaxy
在再电离时期,早期宇宙中的中性气体被第一个星系中的年轻恒星发出的硬紫外线电离。要做到这一点,电离紫外光子必须逃离宿主星系。我们提出了哈勃太空望远镜观测的引力透镜星系PSZ 1-ARC G311.6602-18.4624,揭示了明亮的,多重成像电离光子逃逸从一个紧凑的恒星形成区域通过一个狭窄的通道在光学厚气体。引力透镜放大图显示了电离光子如何逃离这个星系,从而促成宇宙的再电离。源的多条视线探测星系际中性氢的吸收,其尺度不超过几百秒差距,甚至可能小于10秒差距。
2019-11-08 astro-ph.GA
Anomaly in the Opacity of the Post-Reionization Intergalactic Medium in the Ly$α$ and Ly$β$ Forest
我们测量星系际介质(IGM)的不透明度在Ly $α$以及在Ly $β$森林沿$19$类星体视线之间的$5.5\lesssim z_{\rm abs}\lesssim 6.1$,探测再电离时代的结束阶段。由于其较低的振子强度,Ly $β$跃迁比Ly $α$对不同的气体温度和密度敏感,从而对IGM的电离和热状态提供额外的约束。将我们的测量结果与不同的非均匀再电离模型进行比较,这些模型来自对Nyx宇宙学流体动力学模拟的后处理,以包括紫外背景(UVB)或气体温度场的空间波动,以及IGM具有不同热状态的均匀再电离模型,得出两个主要结论:首先,我们发现,包括光谱噪声的影响是一个适当的数据模型比较的关键。噪声有效地降低了对高不透明度区域的敏感性,因此需要比先前推断的更强的空间不均匀性来匹配观测中观察到的散射。第二,我们发现,模型接近再现的分布的LY $α$有效的光学深度,但低估的LY $β$不透明度在相同的空间位置。这种分歧的起源还不完全清楚,但模型与反演的温度密度关系的IGM刚刚完成再电离后,匹配我们的测量最好的,虽然他们仍然没有完全捕获的观测结果在$z\gtrsim 5.8$。
2019-06-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining blazar heating with the 2<z<3 Lyman-$α$ forest
星系际介质(IGM)就像一个量热计,记录着来自恒星和活动星系核的宇宙结构形成、冲击和光加热所注入的能量。最近有人提出,空间不均匀的TeV耀变体可以显着加热低密度IGM,导致在$z\simeq2-3$周围的冷和暖IGM补丁。本研究的目的是比较不同的耀变体加热模型的预测与最近的IGM观测。我们进行了一组宇宙学模拟,仔细计算莱曼- $α ($ Ly($α$)森林的模拟观测值。我们对不同的系统不确定性进行了详细的评估,这些不确定性通常会影响这种类型的可观测量,并发现它们小于我们模型之间的差异。我们发现,我们的非均匀blazar加热模型是在很好的协议,在高红移($2.5<z<3$),但我们的blazar加热模型受到挑战,较低的红移数据($2<z<2.5$)的Ly $α$线的属性和重新标度的通量概率分布函数。我们的研究结果可以解释的HeII再电离,虽然国家的最先进的模型不足以提供足够的加热到低密度IGM,从而激励进一步的辐射转移研究的非均匀HeII再电离。如果耀变体确实是由$2\times10^{13}{M}_\odot$的群质量晕所承载的,那么与以前的模型相比,耀变体加热的开始时间较晚,这将有利于我们的研究结果与当地伽马射线观测的耀变体加热的证据相一致。
2022-02-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Opacity of the Intergalactic Medium Measured Along Quasar Sightlines at $z\sim 6$
我们公开发布了一个新的$34$中等分辨率类星体光谱的样本,在$5.77\leq z_{\rm em}\leq6.54$观测的Echellette摄谱仪和成像仪(ESI)的凯克望远镜。这个类星体样本代表了一个理想的实验室,研究星系际介质(IGM)在再电离时代的结束阶段,并限制相变的时间和形态。对于我们最高信噪比光谱的$23$子集(S/N $>7$,每个$10\,{\rm km\,s^{-1}}$像素),我们提出了一个新的测量莱曼- $α$(Ly $α$)森林不透明度跨越红移范围$4.8\lesssim z\lesssim6.3$。我们仔细地消除了光谱区域,这些区域可能会导致我们的测量偏差,这是由于类星体邻近区域的额外透射通量,或者由于沿视线的强干扰吸收系统引起的额外吸收。我们比较观察到的IGM不透明度与红移的演变预测从流体动力学模拟均匀的紫外线背景(UVB)辐射,以及两个半数值补丁再电离模型,一个波动的UVB和另一个波动的温度场。我们的测量结果表明,在$z\gtrsim5.0$的不透明度急剧上升,散射增加,从而支持一个空间不均匀的再电离过程的图片,与以前的工作一致。然而,我们在$5.3\lesssim z\lesssim5.7$测量的光学深度明显高于以前的研究,这降低了最高不透明度Gunn-Peterson槽和IGM的平均不透明度趋势之间的对比度,这可能会缓解一些以前注意到的这些测量…
2018-08-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Consistent modelling of the meta-galactic UV background and the thermal/ionization history of the intergalactic medium
最近的观测表明,氢再电离结束晚($z \simeq 6$),进行迅速。我们在这里提出了一个新的模型的元银河系的紫外线/X射线背景(UVB),这是一致的。它采用了最新的测定电离辐射率由于恒星和活动星系核,以及HI吸收柱密度分布。另一个主要的改进是对电离光子的星系际介质(IGM)不透明度的新处理,它能够始终如一地捕获从中性到电离IGM的过渡。以前的合成模型的UVB,当用于模拟,产生再电离和热的历史是不一致的假设电离发射率。通过我们的新疗法,这种差异完全得到了解决。在我们的基准模型中,星系泄漏的莱曼连续辐射$\lesssim 18\%$驱动HI再电离,而活动星系核驱动HeII再电离(分别在$z \simeq 6.2$和$2.8$完成)。由于HI和HeII再电离之间的冷却时间有限,预计后期再电离情况下IGM温度会更高。在我们的基准模型中,预测的温度与$z \lesssim 4$的观测约束一致,但与上述数据相比(有些不确定)略高。活动星系核贡献较大的模型反而受到温度数据以及HI和HeII Lyman- $α$森林不透明度测量的不利影响。我们还提出了“等效平衡”电离/加热速率,模仿我们的基准UVB模型用于模拟代码,假设电离平衡。
2018-01-15 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
Effect of cosmic rays and ionizing radiation on observational ultraviolet plasma diagnostics in the circumgalactic medium
通过三维磁流体动力学模拟和Cloudy模型合成紫外诊断,发现宇宙射线扩散率和流动加热对产生过渡温度气体至关重要,有助于区分星系周介质反馈模型。
2024-02-20 astro-ph.GA
The Contribution of Evolved Stars to PAH Heating and Implications for Estimating Star Formation Rates
多环芳烃(PAHs)的辐射是一个很有前途的工具,估计恒星形成率(SFR)在星系中,但其来源的激发,其中不仅包括年轻的,但也可能是老的恒星,仍然不确定。我们分析了斯皮策中红外映射模式光谱观测的33个附近的星系的核和核外区域,研究演化的恒星PAH排放的贡献。结合来自紫外,Hα和红外图像的光度测量,空间分辨光谱分解使我们能够在sub-kpc尺度上表征样本星系的PAH发射,SFR和恒星质量。我们表明,传统的经验PAH光度和SFR之间的相关性有一个次要的依赖于特定的SFR,或等价地,恒星质量。具有较低的特定SFR的紫外线暗淡区域,因此在固定SFR下比紫外线明亮区域更大比例的演化恒星发射更强的PAH发射。我们重新制定的PAH为基础的SFR估计明确引入恒星质量作为第二个参数,以占演变的恒星PAH激发的贡献。演化恒星的影响可以解释PAH发射与SFR之间的次线性相关,并可以部分解释矮星系和低金属丰度环境中PAH的亏损。
2022-12-12 astro-ph.GA
An Empirical Determination of the Intergalactic Background Light from UV to FIR Wavelengths Using FIR Deep Galaxy Surveys and the Gamma-ray Opacity of the Universe
我们以前计算的星系际背景光(IBL)的红移在远紫外到近红外范围内的函数,纯粹基于深星系调查的数据。在这里,我们利用类似的方法来确定中红外和远红外IBL到850微米的波长。我们的方法使我们能够根据观测确定的亮度密度和颜色的不确定性来限制光子密度的范围。还包括2.7 K宇宙背景光子的影响,我们确定68%的置信上限和下限的宇宙的不透明度的伽玛射线高达PeV的能量。我们在IBL上的直接结果与使用费米$γ$射线太空望远镜和H.E.S.S.的观测进行的补充伽马射线分析结果一致。空气切伦科夫望远镜因此,我们没有发现以前建议的过程中修改的伽玛射线光谱比单独的对生产吸收的证据。
2016-08-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Anatomy of a Star-Forming Galaxy II: the role of FUV heating via dust
远紫外线(FUV)辐射在年轻星团的能量预算中大大超过紫外线,超新星和风,但在星系模拟中建模很差。我们提出的第一个孤立的星系盘模拟的结果,包括光电加热气体通过尘埃颗粒从FUV辐射自洽,使用射线追踪的方法,计算沿源接收器视线的光学深度。这是TREVR辐射转移算法的首次科学应用。我们发现FUV辐射本身不能调节恒星的形成。然而,FUV辐射产生温暖的中性气体,并能够产生具有现实尺度高度的调节星系。FUV也是一种远程反馈,在星系的外盘中更为重要。我们还使用了超级气泡反馈模型,它只依赖于单位恒星质量的超新星能量,比常见的参数驱动的替代方案在物理上更现实,从而更好地约束超新星反馈的影响。FUV和超新星一起可以调节恒星的形成,而不会产生太多的热电离介质,并且与单独的超新星相比,对ISM的干扰较小。
2020-12-09 astro-ph.GA
Signatures of Cosmic Ray Heating in 21-cm Observables
本文建立宇宙射线加热早期宇宙IGM的半数值模型,首次研究其在21厘米功率谱和层析图中的特征,发现其短程加热导致小尺度功率增强,并揭示低质量暗晕逃逸场景下丰富的热历史与平坦吸收谷。
2023-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
IGM Heating in Fossil Galaxy Groups
我们研究了星系际介质(IGM)加热的五个化石星系群的样本,利用它们的无线电特性在610 MHz和1.4 GHz。通过无线电射流为采样对象引入机械加热的功率不足以抑制冷却流。因此,我们讨论了激波、涡旋加热和传导作为替代加热过程。此外,1.4 GHz和610 MHz的无线电光度的化石组进行比较,正常的星系群的样本相同的无线电最亮(BGG),恒星质量,和总组恒星质量,量化使用的$K$波段光度。在给定的BGG恒星质量和光度下,化石BGG似乎在1.4 GHz和610 MHz下发光,与一般群体相比。此外,我们还探讨了化石样品的辐射热射电光度如何依赖于星系团和星系群的特征。使用最高X射线通量星系团样本(HIFLUGCS)作为对照样本,我们发现化石星系群的大尺度行为与它们的松弛和维里化性质是一致的。
2014-07-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Exploring the thermal energy contents of the intergalactic medium with the Sunyaev-Zel'dovich effect
利用热Sunyaev-Zel'dovich效应(tSZE)研究了星系际介质(IGM)的热能含量在质量密度和气体温度两个数量级上的变化。该分析是基于{ \it普朗克} tSZE地图和宇宙密度场,重建的SDSS DR 7体积和采样的$(1h^{-1}{\rm Mpc})^3$的立方单元格的网格上,与匹配滤波器技术,采用最大化的信号噪声。我们的结果表明,IGM的压力-密度关系大致是绝热状态方程给出的幂律,在密度高于宇宙平均密度的$10$倍时,密度变陡。在平均密度$ρ_{\rm m} \sim {\overlineρ}_{\rm m}$的区域内,隐含的平均气体温度为$\sim 10^4\,{\rm K}$,对于$ρ_{\rm m} \sim 10\,{\overlineρ}_{\rm m}$增加到大约$10^5\,{\rm K}$,对于$ρ_{\rm m} \sim 100\,{\overlineρ}_{\rm m}$增加到$>10^{6}\,{\rm K}$。在一个给定的密度,IGM的热能含量也被发现是更高的区域较强的潮汐场,可能是由于冲击加热的形成大规模的结构和/或反馈星系和活动星系核。与流体动力学模拟结果的比较表明,目前的数据已经可以提供有趣的星系形成的限制。
2018-04-25 astro-ph.GA
Quenching Global Star Formation: Dominance of Gravitational Shock Heating at z<2
我们系统地研究,在标准冷暗物质模型的背景下,两个重要的已知物理过程-星系际介质再电离引起的光加热和质量晕和大尺度结构形成引起的引力激波加热-对恒星形成率密度演化的抑制效应和红移区z= 0的所谓宇宙缩小现象0-6.我们发现宇宙SFR密度从z~2到z=0的急剧下降主要可以用两种形式的引力激波加热来解释:大质量晕自猝灭和热环境。与此同时,我们显示了恒星形成星系的平均SFR从z=2到z=0的下降趋势,再现了在z<2时观察到的宇宙缩小。然而,恒星形成星系的平均晕质量被发现继续从z=2到z=0增大。与z<2形成鲜明对比的是,发现光加热和引力激波加热效应在抑制恒星形成方面都起着次要作用。需要额外的负反馈效应来使我们的模型与z>2时的观察结果相一致。恒星演化的内部反馈和超大质量黑洞的生长是这个角色的天然候选者,因为z>2的星系质量更适中,但恒星形成更强,因此更容易受到影响。我们的物理模型可以用来处理恒星形成的宇宙学N体模拟。
2017-04-04 astro-ph.GA
Cosmic-ray heating of molecular cloud cores
宇宙射线是星际介质的一个重要热源,特别是在致密的分子云核中,这些分子云核被屏蔽在外部紫外辐射场之外。通过测量致密云中的气体温度而对宇宙射线电离率施加的限制不受基于分子丰度分析的传统方法的不确定性的影响。然而,需要高分辨率的数据来确定足够精确的空间温度分布在星前核。在这篇文章中,我们详细说明的情况下,充分研究的星前核心L1544,表明它的热结构和化学成分是一致的宇宙射线电离率$\sim 10^{-17}$ ~s $^{-1}$,显着小于测量值的扩散星际介质。我们也简要地讨论了这种方法在其他星系分子云中的可能应用
2015-02-11 astro-ph.GA astro-ph.SR