Finding the missing baryons in the intergalactic medium with localized fast radio bursts
重子失踪问题是天文学中尚未解决的主要问题之一。快速射电暴（FRB）是一种明亮的毫秒级脉冲，起源不明。FRB的色散度量被定义为沿视线方向的电子柱密度，并考虑到每个电离重子。在这里，我们使用22个定域FRB测量宇宙的重子含量。不同于以往的作品，固定的FRB宿主星系的色散措施的值，忽略了星系际介质（IGM）的不均匀性，我们使用的色散措施的概率分布贡献的宿主星系和IGM从国家的最先进的IllustrisTNG模拟。我们导出了$Ω_b=0.0490^{+0.0036}_{-0.0033}$（1 $σ$）的宇宙重子密度，精度为7.0%.这个数值与其他测量结果非常一致，例如宇宙微波背景和大爆炸核合成。我们的工作支持重子并没有消失，而是存在于IGM中。
2022-11-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Expected Constraints on the Intergalactic Magnetic Field using Gamma-Ray Bursts with the Cherenkov Telescope Array Observatory
Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学，巴黎西岱大学，法国原子能和替代能源委员会，法国国家科学研究中心，天体物理学和仪器研究所）
利用CTAO观测GRBs，通过联合能谱和时间拟合研究星际磁场，探测其强度下限可达$10^{-15}\;\mathrm{G}$。
2025-10-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
Identifying the Baryons in a Multiphase Intergalactic Medium
在本白皮书中，我们总结了当前在低红移下的重子普查观测结果（Shull，Smith，& Danforth 2012）。对Lya、O-VI和宽Lya吸收体的测量，加上对金属丰度和电离分数的更仔细的修正，现在可以解释星系际介质（IGM）中大约60%的重子。另外5 +/- 3%可能存在于环星系介质（CGM）中，7 +/- 2%在星系中，4 +/- 1.5%在星系团中。这仍然留下了相当大的一部分，29 +/-13%，下落不明。我们建议改进测量的重子在IGM和CGM的主要组成部分与未来的紫外和X射线摄谱仪。这些任务可以找到并绘制失踪的重子，星系形成和化学演化的燃料。
2012-08-15 astro-ph.CO
A new limit on intergalactic magnetic fields on sub-kpc scales from fast radio bursts
本研究利用CHIME目录中FRB的散射时标，推导出星系际介质在亚千秒差距尺度上的磁场上限（$B < 10-30$ nG），并提出了一种约束IGM小尺度磁场的新技术。
2023-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Intergalactic Magnetic Field constraints from detected very high-energy Gamma-Ray Bursts using the Cherenkov Telescope Array Observatory
Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学、巴黎西岱大学、法国原子能与替代能源委员会、法国国家科学研究中心、天体物理学与仪器研究所）
本文通过模拟CTAO观测数据，利用光谱-时间拟合方法，研究CTAO在完全部署后对星际磁场强度的约束，显示其可探测至10^-15 G量级，并基于GRB 221009A观测支持3×10^-17 G的磁场强度。
2026-04-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Locating the missing baryons in the warm-hot intergalactic medium with fast radio bursts and the Sunyaev-Zel'dovich effect
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics (Nanjing University), Ministry of Education（教育部现代天文与天体物理重点实验室（南京大学））；Department of Astronomy, School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理科学学院天文学系）；Center for Cosmology and Computational Astrophysics, Zhejiang University（浙江大学宇宙学与计算天体物理中心）
该研究通过CHIME/FRB目录的FRB色散量与普朗克卫星的tSZ图交叉相关检测，定位到宇宙网中温热星系际介质的缺失重子，测得其重子分数为0.48，填补了本地宇宙重子预算缺口。
2026-08-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
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
A new way of detecting intergalactic baryons
对于河外光的每个光子波包，由视线星系间等离子体的色散导致包络宽度的增加和载波频率的啁啾（漂移）。它表明，对于许多时间上重叠的波包与随机历元相位的连续发射，如类星体在无线电波段，这反过来又导致准周期变化的强度到达的时间尺度之间的相干时间（定义为频率选择的带宽的倒数，这里取为无线电观测的0.01GHz量级）和拉伸包络，大部分的波动功率在后一个尺度上，对于星系际色散，这通常在毫秒范围内。因此，通过在如此短的尺度上监测类星体的光变曲线，应该有可能确定沿着许多方向和距离到各种类星体的视线等离子体柱，从而提供近宇宙中电离重子的三维图像。
2013-01-20 astro-ph.CO
Intergalactic Gas in Groups of Galaxies: Implications for Dwarf Spheroidal Formation and The Missing Baryons Problem
具有弯曲喷流的射电星系主要位于星系群和星系团中。我们使用双射电源，假设他们的喷流弯曲的冲压压力，探测星系群内的气体密度。这种方法提供了星系际气体密度的直接测量，并使我们能够探测大半径的IGM气体，以及IGM温度太低而无法被当前一代X射线望远镜探测到的系统。我们发现，在群半径15-700千秒差距范围内，气体的密度为每立方厘米10^（-3）-10 ^（-4）。星系际气体中重子总质量的粗略估计与星系群IGM中缺失的重子是一致的。中性气体很容易从总质量为10^6-10^7太阳质量的矮星系中剥离出来。有迹象表明，IGM气体密度在较小的质量系统，如本星系群应该足够高，剥离气体从矮星，如狮子座T，并结合潮汐，产生矮椭球体。
2011-07-05 astro-ph.CO
Fast Radio Bursts as Probes of Magnetic Fields in the Intergalactic Medium
我们研究了河外线偏振快速射电暴（FRB）的色散测度（DM）和法拉第旋转测度（RM）可以用来探测星系丝中的星系际磁场（IGMF）的建议。通过宇宙网的DM主要由来自丝中的温热星系际介质（WHIM）和来自空隙中的气体的贡献。另一方面，在星系团中，RM主要由热介质引起，只有一小部分是在WHIM中产生的。我们表明，如果排除FRB的视线通过星系团，在灯丝，$B_{||}$，IGMF的视线强度约为$C(\langle 1+z \rangle/f_{DM})(RM/DM)$，其中$C$是一个已知的常数。在这里，FRB的红移不需要知道; $f_{DM}$是由于WHIM导致的总DM的分数，而$\langle 1+z \rangle$是由WHIM气体密度加权的干涉气体的红移，这两个都可以通过FRB的DM来评估给定的宇宙学模型。使用数据的结构形成模拟和模型IGMF，我们表明，$C(\langle 1+z \rangle/f_{DM})(RM/DM)$密切再现密度加权线的视线强度的IGMF的丝的大尺度结构。
2016-05-07 astro-ph.CO
A luminous fast radio burst that probes the Universe at redshift 1
本文观测到位于红移1.016宿主星系中的明亮快速射电暴FRB 20220610A，证实其色散源于星际介质，并据此修订了FRB的最大能量。
2023-10-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmic metal invaders: Intergalactic OVII as a tracer of the warm-hot intergalactic medium within cosmic filaments in the EAGLE simulation
目前对热（log T（K）> 5.5）的温热星系际介质（WHIM）的观测状况还不完全。虽然最近通过堆叠大量宇宙网细丝进行的观测已经产生了统计学意义上的探测结果，但对单个物体的直接测量仍然很少。由于缺乏这样的样本，目前无法对由热WHIM组成的宇宙重子内容进行强有力的分析，这可能有助于解决宇宙学上的重子缺失问题。为了改进对失踪重子的搜索，我们使用了EAGLE模拟。我们的目标是了解宇宙网络中高度电离金属的富集和分布。我们检测到的细丝，通过应用Bisous形式主义的模拟星系，其特征在于空间分布以及质量和体积分数的辅助氧和OVII。然后，我们构建了OVII柱密度图，并用Athena X-IFU确定其可检测性。然而，氧气和OVII数密度下降迅速超过维里半径的晕，低于可检测的水平在700千秒差距。因此，只有约1%的长丝体积以可检测的密度填充有OVII。OVII的这种非均匀分布使其用于追踪丢失的重子变得复杂。相反，OVII在光环周围形成狭窄的信封。这种局部性质导致在SDSS灯丝目录中使用Athena X-IFU检测星系际OVII的机会很低（每视线10-20%）。对于来自4 MOST调查的未来长丝样品，机会增加到约50%的水平。尽管如此，根据EAGLE的结果，这不足以最终解决重子缺失的问题，因为它将被限制在晕维里半径的几倍。幸运的是，在热WHIM中，晕周围的体积是密集的，追踪它可以将仍然缺失的重子的…
2023-01-18 astro-ph.CO
The Baryon Census in a Multiphase Intergalactic Medium: 30% of the Baryons May Still Be Missing
对于低红移的宇宙学和星系形成速率来说，解释大爆炸中合成的所有重子是很重要的。尽管星系和星系团中含有10%的重子，但更多的重子存在于光电离的莱曼-α森林和T = 10^5 ~ 10^7 K的冲击加热的温热星系际介质（WHIM）中。WHIM在10^5至10^6 K的电流示踪剂包括O VI 1032、1038吸收线，以及宽莱曼α吸收体（BLA）和来自Ne VIII、O VII和O VIII的EUV/X射线吸收线。我们改进了O VI重子调查与修正的氧金属性（Z/Zsun）和O VI电离分数（f_OVI）使用宇宙学模拟的加热，冷却和金属输运的密度-温度结构的介质。从统计学上讲，它们的乘积与柱密度相关，（Z/Zsun）（f_OVI）=（0.015）（N_OVI/10^{14} cm^-2）^0.70。N_OVI加权平均值为0.01，这是WHIM重子含量先前估计的两倍。我们还重新分析了H I数据从哈勃太空望远镜，应用红移校正吸收体密度，光致电离背景，和适当的长度，dl/dz。我们发现大量的重子分数在光电离Lya森林（28 +/- 11%），O VI/BLA-traced WHIM（25 +/- 8%），和崩溃阶段（18 +/- 4%）在星系，集团，集群，和环星系气体。重子短缺为29 +/-13%，这可以在来自较热WHIM的X射线吸收体或较弱的Lya和O VI吸收体中检测到。进一步的进展将需要使用…
2012-05-14 astro-ph.CO
Reconstruction of Baryon Fraction in Intergalactic Medium through Dispersion Measurements of Fast Radio Bursts
快速射电暴（FRB）探测星系际介质（IGM）中自由电子沿传播路径的总柱密度，其色散测度依赖于IGM中的重子质量分数，即，$f_{\rm IGM}$。在这封信中，我们调查了大规模的DM的聚类信息，研究$f_{\rm IGM}$的演变。当结合普朗克2018年的测量结果时，我们可以对$f_{\rm IGM}(z)$从大约$10^4$ FRB的演化给出严格的约束，其中$30(1+z)~ \rm pc/cm^3$的固有DM散射跨越80%的天空和红移范围$z=0-3$。首先，我们考虑了$f_{\rm IGM}(z)$的泰勒展开到二阶，发现平均相对标准偏差$σ(f_{\rm IGM})\equiv\left\langle σ[f_{\rm IGM}(z)] /f_{\rm IGM}(z) \right\rangle$约为7.2%。为了减轻对基准模型的依赖，本文还采用了一种非参数的方法--局部主成分分析。我们得到了一致的，但较弱的约束的演变$f_{\rm IGM}(z)$，即平均相对标准偏差$σ(f_{\rm IGM})$为24.2%。随着即将进行的调查，这可能是一个补充的方法来研究IGM中的重子质量分数。
2021-04-19 astro-ph.CO
A stochastic forward model for the intergalactic dispersion-measure distribution of Fast Radio Bursts
University of Cape Town（开普敦大学）；African Institute for Mathematical Sciences（非洲数学科学研究所）；National Institute for Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)（国家理论与计算科学研究所）；Universidade Federal de Ouro Preto（欧罗普雷图联邦大学）；INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；IFPU – Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；Universidade Federal do Espírito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学）
针对快速射电暴的星系际色散量分布，提出半解析随机前向模型\turbofrb，经IllustrisTNG基准校准，匹配度高，可用于量化FRB宿主超出事件并恢复$H_0$。
2026-08-19 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Particle mesh simulations of the Lyman-alpha forest and the signature of Baryon Acoustic Oscillations in the intergalactic medium
我们提出了一套超大粒子网格模拟的LyA森林的目标是了解的重子声学振荡（BAO）在星系间介质的印记。我们使用9只暗物质的模拟，可以，第一次，同时解决金斯尺度的星系际气体，同时涵盖了大量的需要充分采样的声学功能。模拟吸收光谱使用波动耿-彼得森近似产生，具有近似正确的通量概率密度函数（PDF）和小尺度功率谱。在更大的尺度上，在红移空间的关联函数中有明显的声学特征的证据，它与具有恒定偏差的线性理论模板相匹配。我们公开提供的这些光谱可用于测试管道，计划未来的实验和模拟各种物理效应。作为一个例子，我们讨论了森林中的声信号的基本性质，噪声和源数密度的误差缩放，修改统计处理平均通量演变和误判，和非引力源，如光电离背景和温度波动的波动由于HeII再电离。
2010-02-27 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
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
Finding the Missing Baryons with Fast Radio Bursts and Sunyaev-Zeldovich Maps
几乎有三分之一的宇宙重子在低红移时“失踪”，因为它们存在于不可见的温暖的星系际介质（WHIM）中。测量等离子体压力的视线积分的热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）效应可以潜在地检测到这种WHIM，尽管其预期的信号隐藏在噪声之下。通过观测快速射电暴（FRB）获得的河外色散测量（DM）是WHIM的极好示踪剂，因为它们测量等离子体的柱密度，而不管其温度如何。在这里，我们提出了交叉关联DM和tSZ地图作为一种新的方式来寻找和表征失踪的重子在WHIM。我们的方法依赖于FRB的精确（$\sim$弧分）角定位，为每个突发分配DM和$y$参数。我们预测，来自WHIM的信号应该在$\sim10^4$ FRB的互相关分析中被自信地检测到，预计将在即将到来的CHIME和HIRAX无线电阵列的一年操作中收集，证实了最近对非正式WHIM的试探性检测。使用这种技术，未来的CMB探测器（可能会降低tSZ噪声）可以确定WHIM的温度及其演变，误差在百分之几十以内。总而言之，DM-tSZ交叉关联对于研究局域宇宙中的重子具有很大的希望。
2018-11-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Revisiting constraints on magnetogenesis from baryon asymmetry
Theory Center, IPNS, KEK（高能加速器研究机构理论中心）；Graduate University for Advanced Studies (Sokendai)（综合研究大学院大学）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, University of Tokyo（东京大学理学系 Kavli宇宙粒子与天体物理研究所）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）
研究通过重访非螺旋原初U(1)Y磁场的重子等强度问题，探讨磁场与重子不对称性的起源关联。
2026-04-21 astro-ph.CO hep-ph
Baryon isocurvature constraints on the primordial hypermagnetic fields
在粒子物理学的标准模型中，人们已经指出，在电弱对称性破缺时的超磁螺旋度衰变可能通过手征反常产生了所观测到的宇宙重子不对称性。尽管完全螺旋磁场并不能解释费米卫星所推测的星系际磁场的起源，但螺旋和非螺旋原始磁场的混合可以同时解释重子形成和星系际磁场。我们首先表明，这样的情况是排除了由原始磁场，以避免在大爆炸核合成的氘过量生产所产生的重子等曲率扰动的振幅的约束。然后，我们表明，任何试图解释星系际磁场的起源在电弱对称性破缺之前的原始磁成因不工作，由于上述限制，无论螺旋度和重子机制。
2020-12-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Observations of the MIssing Baryons in the warm-hot intergalactic medium
几十年来，人们已经知道，在局部宇宙中观测到的重子数量比大爆炸核合成预测的重子总数少了30-40%，这是从宇宙微波背景的密度波动中推断出来的，在宇宙的前20 - 30亿年中，在所谓的莱曼α森林中观察到。这个悖论的一个理论解决方案是将失踪的重子定位在星系之间的热而稀薄的星系际气体中，称为温暖的星系际介质。然而，在那里很难检测到它们，因为这种气体的最大成分-氢-大部分被电离，因此在远紫外光谱中几乎不可见，具有典型的信噪比。事实上，尽管进行了大量的观测工作，但迄今为止，只有少数几个边缘的探测结果。本文报道了在红移>0.4的类星体的高信噪比X射线谱中观测到两个高电离氧（OVII）吸收体。这些吸收体在2年的时间尺度上没有变化，也没有相关的冷吸收，使得它们来自类星体的内在外流或宿主星系的星际介质的假设变得不可信。OVII系统位于以大（与平均值相比为x4）星系过密度及其数量（下降到我们数据的敏感阈值）为特征的区域，与长期寻求的温热星系际介质（WHIM）的数值模拟预测一致。我们的结论是，失踪的重子已经找到。
2018-06-21 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
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
The intergalactic medium in the cosmic web
星系际介质（IGM）占所有时期重子的90%，但它在宇宙网中的三维分布仍然是未知的。之所以如此，是因为观察IGM主体的唯一可行方法是通过明亮背景源光谱中的介入吸收线系统，这将其表征限制为一维。尽管如此，通过将多个一维IGM信息与三维星系巡天相结合和交叉匹配，可以获得平均的三维图像。在这里，我们提出了我们最近和目前的努力，映射和表征IGM在宇宙网络中使用星系作为示踪剂的基本质量分布。特别是，我们总结了我们的研究结果：（一）IGM周围的恒星形成和非恒星形成星系;（二）IGM内和周围的星系空洞;（三）IGM在星系团间细丝。有了这些数据集，我们可以直接测试宇宙中重子物质结构形成和演化的现代范式。
2014-10-01 astro-ph.CO
A Burst in a Wind Bubble and the Impact on Baryonic Ejecta: High-Energy Gamma-Ray Flashes and Afterglows from Fast Radio Bursts and Pulsar-Driven Supernova Remnants
稀薄的风泡，这是由中心致密残余物的自旋下降活动形成的，在快速射电暴（FRB）和超亮超新星的一些模型中是相关的。我们研究了它们的高能特征，重点是年轻磁星、快速旋转的中子星和磁化的白矮星产生的成对富集气泡的作用。(i)首先，我们研究了星云的性质和允许高能伽马射线和无线电波逃逸的条件，表明它们的逃逸是可能的年龄>10-100年的星云。在快速旋转的中子星的情况下，我们发现，从准稳定星云本身的无线电发射可能是足够明亮的检测，特别是在亚毫米频率，这是相关的脉冲星驱动的SNe和FRB的可能对应物。(ii)第二，我们考虑星云中爆发发射的命运。我们认为，脉冲爆发可能会导致一个高度相对论性的流动，这将与星云相互作用。如果受冲击的星云仍然是相对论性的，星云中预先存在的非热粒子可以被前向冲击显着增强，导致短持续时间（可能是毫秒或更长）的高能伽马射线闪光。在反向激波处可能的耗散也可能导致伽马射线发射。(iii)在这样的耀斑之后，与重子喷射物的相互作用可能导致持续数天至数周的余辉发射。在磁星的假设中，这个气泡中的爆发模型导致了这样的预期，即附近（<10-100 Mpc）的高能伽马射线闪光可能被HAWC和CTA探测到，随后的余辉发射可能被射电望远镜（如VLA）观测到。(iv)最后，我们讨论了几个特定的FRB的影响，包括发射区域的限制和软伽马射线同行。
2017-01-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Gamow Explorer: A Gamma-Ray Burst Mission to Study the High Redshift Universe
长伽马射线暴（LGRB）可以用来解决现代宇宙形成的关键问题，包括：在高红移下恒星形成率如何演变？星系际介质是何时以及如何被再电离的？是什么过程控制了它的早期化学富集？当大质量恒星坍缩形成黑洞时，LGRB发出信号，并在此过程中提供了恒星形成速率的独立示踪剂。LGRB的余辉是观察宿主星系和星系际介质吸收的明亮背光。伽莫夫探测器将被优化，以搜索高红移的LGRB，其z>6的探测率至少是尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台的十倍。此外，它将超越Swift，使用photo-z技术自主识别z>6的LGRB的80%，以便大型地面望远镜和JWST快速跟进光谱学和宿主星系识别。Gamow Explorer将于2028年向2021年NASA MIDEX机会提出。
2020-03-03 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
X-ray Absorption Lines in the Warm-Hot Intergalactic Medium: Probing Chandra observations with the CAMEL simulations
被称为“失踪重子问题”，约三分之一的重子在本地宇宙仍然下落不明。失踪的重子被认为存在于宇宙网细丝的温暖-热的星系际介质（WHIM）中，这是具有挑战性的探测。最近的钱德拉X射线观测使用了一种新的叠加分析，并检测到一条朝向发光类星体视线的OVII吸收线，暗示缺失的重子可能存在于WHIM中。为了探索OVII吸收线的性质如何依赖于反馈物理，我们将观测结果与从宇宙学和天体物理学与机器学习（CAMEL）模拟套件中获得的预测进行了比较。CAMELS由宇宙学模拟组成，具有来自IllustrisTNG和SIMBA模拟的最先进的超新星（SN）和活动星系核（AGN）反馈模型，具有不同的强度。我们发现，模拟的OVII柱密度在星系的外围比在大规模WHIM中更高，但它们始终低于在钱德拉观测中获得的，对于所有的反馈运行。我们建立的OVII分布主要是敏感的SN反馈处方的变化，而活动星系核反馈处方的变化有很小的影响。我们还发现在IllustrisTNG和SIMBA运行之间的OVII柱密度的显著差异。我们的结论是，所观察到的和模拟的OVII列密度之间的紧张局势不能解释广泛的CAMELS中实现的反馈模型。
2023-01-12 astro-ph.CO
Implications of Fast Radio Burst Pulse Widths
快速射电暴（FRB）的脉冲宽度、色散度量和色散指数等因素对FRB的物理模型提出了耦合约束。我们表明，如果分散措施导致通过星系际介质在宇宙学距离的传播和脉冲宽度是由单个薄屏幕散射的结果，那么屏幕的电子密度是$\gtrsim 20$ /cm $^3$，$10^8$倍的平均星系际密度。如果辐射在其源附近散射，这个问题就解决了，在那里高密度是可能的。观测色散指数接近它们的低密度极限$-2$设置一个独立于模型的电子密度上限和色散等离子体云的大小下限，不包括地球或太阳系的起源。散射和大部分的分散措施可以归因于散射区约1 AU的来源，与电子密度$\sim 3 \times 10^8$ /cm $^3$。推断的参数只是勉强一致，重新检查的假设之间的关系的分散措施和距离是必要的。起源于电离星暴或原星系的建议，但统计参数排除紧凑的年轻SNR在银河系附近。附录将这些论点应用于银河系中心的PSR J1745-2900。我们认为，它的脉冲宽度和角展宽可以调和，如果我们是由折射产生的焦散或焦点附近，而不是由经典的薄片散射模型。
2015-01-06 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmological model-independent constraints on the baryon fraction in the IGM from fast radio bursts and supernovae data
快速射电暴（Fast Radio Burst，FRB）是一种毫秒级的射电瞬变，观测到的色散测量值（$DM$）大于预期的银河系贡献，这表明这种事件是河外起源的。虽然已经提出了一些模型来解释脉冲的物理过程，但FRB发射背后的机制仍然是未知的。从已知宿主星系的FRB数据中，可以直接测量红移，并可以与$DM$的估计相结合，以约束宇宙学参数，如重子数密度和哈勃常数。然而，对星系际介质中重子质量分数（$f_{IGM}$）及其与宇宙学参数的简并性的认识不足限制了FRB的宇宙学应用。在这项工作中，我们提出了一个独立于宇宙学模型的方法来确定$f_{IGM}$的演变相结合的最新FRB观测本地化的宿主星系和当前的超新星数据。我们认为常数和时间依赖性的$f_{IGM}$参数化，并显示，通过贝叶斯模型选择分析，一个结论性的答案的时间演变的$f_{IGM}$强烈依赖于$DM$波动由于宇宙电子密度（$δ$）的空间变化。特别是，我们的分析表明，证据从强（有利于随着红移不断发展的$f_{IGM}$）到不确定的变化，因为考虑了更大的$δ$值。
2023-03-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Measuring the Angular Auto-power Spectrum of Fast Radio Burst Dispersion Measures as a Robust Cosmological Probe and Baryon Tracer
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
利用CHIME/FRB目录2中3455个非重复快速射电暴测量其色散量角自功率谱，检测到相关信号，通过拟合理论模型约束关键参数组合，评估方法稳健性，该方法是有力的宇宙学探针和重子示踪剂。
2026-07-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Measuring the evolution of intergalactic gas from z=0 to 5 using the kinematic Sunyaev-Zel'dovich effect
由于大多数宇宙气体的中等温度和稀薄特性，在宇宙晚期对重子进行完整的普查是一个长期的挑战。为了深入了解这个问题，我们提取测量的运动学Sunyaev-Zel 'dovich（kSZ）效应的交叉相关角红移波动图，其中包含精确的信息，宇宙密度和速度场，CMB地图高通滤波使用孔径测光，我们称之为ARF-kSZ层析成像技术。值得注意的是，我们检测到显着的交叉相关的广泛的红移和过滤器孔径使用6dF星系，BOSS星系，SDSS类星体作为示踪剂，产生11西格玛检测的kSZ效应。然后，我们利用这些测量设置的位置，密度和丰富的气体诱导的kSZ效应的约束，发现这种气体驻留在暗物质晕外，提出密度范围从10到250倍的宇宙平均值，并包括一半的宇宙重子。总之，这些研究结果表明，ARF-kSZ断层扫描提供了一个几乎完整的普查星系际气体从z = 0至5。
2020-12-03 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
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
Constraining Baryonic Feedback Effects on the Matter Power Spectrum with Fast Radio Bursts
本研究提出利用快速射电暴（FRBs）作为新探针，约束重子反馈对物质功率谱的影响，以增强弱透镜测量$S_{8}$，并规划了未来FRB观测的准备步骤。
2025-03-27 astro-ph.CO
A census of baryons in the Universe from localized fast radio bursts
宇宙中超过四分之三的重子物质处于难以观测的高度扩散状态，只有一小部分直接在星系和星系团中观测到。对附近宇宙的普查已经使用吸收线光谱来观察这些不可见的重子，但这些测量依赖于大而不确定的修正，并且对大部分体积和可能的质量不敏感。具体来说，类星体光谱学要么对原子状态下存在的非常微量的氢敏感，要么对星系附近密集区域中高度电离和富集的气体敏感。Sunyaev-Zel'dovich的分析提供了一些气体存在于星系结构中的证据，而X射线发射的研究对星系团附近的气体最为敏感。在这里，我们报告的直接测量重子的宇宙内容使用的分散的局部快速射电暴（FRB）的样本，从而利用的效果，测量电子柱密度沿每个视线和帐户的每个电离重子。我们增加公布的角秒本地化FRB的样本与另外四个新的本地化的主机星系测得的红移为0.291，0.118，0.378和0.522，完成一个足够大的样本，以占色散变化沿视线和主机星系环境中推导出宇宙重子密度$Ω_{b} = 0.051_{-0.025}^{+0.021} \, h_{70}^{-1}$（95%置信度）。这个独立的测量值与宇宙微波背景和大爆炸核合成值是一致的。
2020-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing the anisotropic distribution of baryon matter in the Universe using fast radio bursts
我们提出可以用快速射电暴（FRB）作为探针来约束宇宙中重子物质可能的各向异性分布。蒙特卡罗模拟结果表明，当偶极子振幅为0.01量级时，在95%（99%）的置信水平下，400（800）个FRB就足以探测到各向异性。然而，需要更多的FRB来严格约束偶极子方向。即使是1000个FRB也远远不足以将偶极子方向约束在95\%置信水平下的角度不确定性$Δθ<40^{\circ}$内。主星系色散测度的不确定性对结果没有显著影响。然而，如果偶极振幅处于0.001的水平，则1000个FRB不足以正确地检测各向异性信号。
2021-11-25 astro-ph.CO gr-qc
Baryonic Post-Processing of N-body Simulations, with Application to Fast Radio Bursts
针对宇宙重子分布约束不足的问题，开发了基于N体模拟的CGMBrush算法以快速绘制暗物质晕周围气体剖面，并应用于研究星系晕重子分布对快速射电暴色散量统计特性的影响。
2022-07-12 astro-ph.CO
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
Cosmic baryon census with fast radio bursts and gravitational waves
College of Sciences, Northeastern University（东北大学理学院）；School of Medical Devices, Shenyang Pharmaceutical University（沈阳药科大学医疗器械学院）
通过快速射电暴和引力波联合探测，获得无H_0约束的宇宙质子密度测量，解决H_0张力与缺失质子问题。
2026-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
KODIAQ-Z: Metals and Baryons in the Cool Intergalactic and Circumgalactic Gas at 2.2<z<3.6
我们提出了KODIAQ-Z调查，旨在表征202个HI选择的吸收体中2.2<z<3.6的冷光电离气体，其中14.6<log N（HI）<20，即，星系和星系际介质（IGM）之间的气体界面。我们发现，在2.2<z<3.6处的14.6<log N（HI）<20气体可以是富含金属的气体（-1.6<[X/H]<-0.2），如在阻尼Ly-alpha吸收体（DLA）中所见;它也可以是非常贫金属的（[X/H]<-2.4）或甚至是在DLA中未观察到的原始气体（[X/H]<-3.8），但通常在IGM中观察到。对于16<log N（HI）<20的吸收体，原始吸收体的频率约为1%-10%，而对于14.6<log N（HI）<16的吸收体，原始吸收体的频率为10%-20%，类似于扩散IGM。超太阳气体在这种气体中非常罕见（<1%）。从最低金属丰度到最高金属丰度的差异系数为几千，并且在间隔小于500 km/s的吸收体之间金属丰度变化很大（系数为几到>100），这意味着金属在14.6<log N（HI）<20的气体中混合不良。结果表明，在2.2<z<3.6时，这些光电离吸收体贡献了约10%的宇宙重子和30%的宇宙金属。我们发现平均金属丰度随着N（HI）的增加而增加，与z<1气体中的结果一致。在这个柱密度范围内，气体的金属丰度从2.2<z<3.6增加到z<1，增加了约8倍，但是在z<1时，14.6<log N（H…
2021-12-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmography: Supernovae Union2, Baryon Acoustic Oscillation, Observational Hubble Data and Gamma Ray Bursts
本文考虑了一种用宇宙学方法描述宇宙运动学状态的参数化方法，其中最小输入是宇宙学原理的假设，即Friedmann-Robertson-Walker度规。一个显著的特点是，结果不依赖于任何引力理论和暗能量模型。由此，从Ia型超新星（SN）Union 2、重子声学振荡（BAO）、哈勃观测数据（OHD）、高红移伽马射线暴（GRB）等宇宙学观测资料中，约束出一系列宇宙学参数（减速参数$q_0$、加加速度参数$j_0$和瞬变参数$s_0$）。利用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法，我们找到了$1σ$区域的宇宙学参数的最佳拟合值：$H_0=74.299^{+4.932}_{-4.287}$、$q_0=-0.386^{+0.655}_{-0.618}$、$j_0=-4.925^{+6.658}_{-7.297}$和$s_0=-26.404^{+20.964}_{-9.097}$。$q_0$和$j_0$在$1σ$区域的值与平坦的$Λ$ CDM模型一致。但平面$Λ$ CDM模型的$s_0$值将超出$1σ$区域。
2011-07-22 astro-ph.CO
Lensing and the Warm Hot Intergalactic Medium
弱透镜和宇宙微波各向异性（CMB）数据的相关性跟踪的压力分布的热，电离气体和底层的物质密度场。测量的相关性主要是由居住在晕重子。通过测量掩蔽所有已知晕后的残余互相关来检测来自未结合气体的贡献需要对这种相关性及其与模型参数的依赖性有理论上的理解。我们的模型假设气体在细丝是很好地描述了一个对数正态概率分布函数，与温度$10^{5-7}$ K和超密度$ξ\le 100$。透镜-康普顿化互相关主要由密度在$ξ\approx[3-33]$范围内的气体决定;信号产生于红移$z\le 1$。如果测得的互相关只有10%是由于未结合气体，那么最近的测量将银河系间介质平均温度的上限定为$\bar{T}_e\lesssim 10^6$ K。振幅与储存在丝中的重子分数成正比。透镜-康普顿化功率谱的峰值与晕圈中的气体不同，这使得区分两者的贡献成为可能。为了在宇宙学尺度上追踪低密度和低温等离子体的分布，必须从数据中减去晕的影响，这需要比目前可用的更大的信噪比的观测。
2017-07-12 astro-ph.CO
Metal-line emission from the warm-hot intergalactic medium: II. Ultraviolet
局部宇宙中大约有一半的重子被认为存在于温暖的星系际介质（WHIM）中。金属在紫外波段的发射线是这种气体较冷部分的极好示踪剂。我们提出了一个紫外线样本的表面亮度的预测，可能会被下一代的紫外线望远镜在z<1。我们使用一个子集的模拟从OWLS项目创建发射图，并调查不同的物理处方恒星形成，超新星和AGN反馈，化学动力学和辐射冷却的影响。大多数模型产生的结果在几个因素内一致，表明预测是稳健的。在我们所考虑的谱线中，C III是最强的谱线，但它通常跟踪温度低于10^5 K的气体。Si IV也是如此。第二强的谱线C IV追踪环银河系气体，温度约为10^5 K。O VI和Ne VIII探测温度较高（T分别为10^5.5 K和10^6 K）和扩散性较强的气体，这可能是大尺度结构的较好示踪剂。N-V辐射介于C-IV和O-VI之间.所有发射线的强度随着气体密度和金属含量的增加而强烈增加，并且对于明亮的发射，它与线发射率最高的温度密切相关。特别是，C III、C IV、Si IV和O VI的发射足够明亮，在不久的将来可能被探测到（>10^3光子/s/cm ^2/sr），来自相对致密（rho>10^2 rho_mean）和富含金属（Z>0.1 Z_sun）的气体。因此，发射谱线是丢失重子的高度偏置示踪剂，并不是关闭重子预算的最佳工具。然而，它们确实提供了一种强有力的手段来探测气体冷却到星系和星系群上或流出星…
2010-06-14 astro-ph.CO
Temporal Smearing of Transient Radio Sources by the Intergalactic Medium
脉冲射电事件在宇宙学红移处的时间拖尾现象是对电离银河系间介质（IGM）性质的一种探索。我们与时间拖影的程度和分布的散射源的湍流结构的演化在IGM作为红移的函数。我们估计的散射程度预计通过分析的贡献的散射措施（SM）的重子物质嵌入在IGM的各个组成部分，包括弥漫的IGM，干预星系和团内气体。这些估计预测，在300 MHz处预期的时间拖尾量通常低至~1 ms，并且表明这些突发可以用低频宽场阵列检测。银河系散射观测到的DM-SM关系推广到与IGM相关的密度和湍流条件，表明在z ~ 1处预期有10^{-6} kpc m {-20/3}量级的散射测量。这种散射是足够低的，它的影响将，对于大多数视线，不明显在现有的观测散射扩大的图像河外致密源。时间拖影的红移依赖性区分了爆发的宿主星系和IGM中发生的散射，如果散射探针的长度尺度低于湍流的内部尺度，则为τ_host \propto（1+z）^{-3}，如果湍流遵循柯尔莫哥洛夫谱，则为τ_host \propto（1+z）^{-17/5}。这与预期的IGM缩放tau_{IGM} ~ z ^2（z < 1）和（1+z）^{0.2-0.5}（z >> 1）有很大不同。
2013-08-21 astro-ph.CO
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
Galaxy dispersion measured by Fast Radio Bursts as a probe of baryonic feedback models
本文利用数值模拟研究快速射电暴宿主星系色散，发现其随重子反馈模型差异显著，可作为区分反馈模型并服务大尺度结构分析的探针。
2024-03-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the Baryon Fraction in Extragalactic Diffuse Ionized Gas with 124 Localized Fast Radio Bursts
Hunan Normal University（湖南师范大学）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本研究利用124个定位快速射电暴，在三种宇宙学模型中限制河外弥散电离气体重子分数，发现超90%重子处于该气体相，为解决缺失重子问题提供关键证据。
2026-08-25 astro-ph.CO gr-qc
Constraining the Cosmic Baryon Distribution with Fast Radio Burst Foreground Mapping
快速射电暴（FRB）的色散测度（DM）对沿视线方向的积分电子密度进行了编码，在河外FRB的情况下，积分电子密度主要由星系际介质（IGM）的贡献决定。在本文中，我们表明，将宽视场光谱星系调查数据的前景本地化FRB可以显着提高扩散宇宙重子的分区的约束。使用模拟DM和现实的光锥星系目录来自千年的模拟，我们定义的光谱调查，可以进行4米和8米级宽视场光谱设施。在这些模拟调查，我们进行贝叶斯密度重建，以估计前景物质密度场。在与“真正的”物质密度场相比，我们表明，这些可以帮助减少不确定性的前景结构相比，宇宙方差的$\sim 2-3\times$。我们计算了Fisher矩阵，预测$N=30\: (96)$定域FRB应该能够将弥散宇宙重子分数限制在$\sim 10\%\: (\sim 5\%) $之内，并将控制星系环星系晕的大小和重子分数的参数限制在$\sim 20-25\%\: (\sim 8-12\%)$之内.从Fisher分析，我们表明，前景数据增加了本地化FRB对我们感兴趣的参数的灵敏度由$\sim 25\times$。我们简要介绍FLIMFLAM，一个正在进行的星系红移调查，旨在获得前景数据的$\sim 30$本地FRB领域。
2022-01-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Calibrating baryonic feedback with weak lensing and fast radio bursts
Ruhr University Bochum（鲁尔大学波鸿分校）；Argelander-Institut für Astronomie, Universität Bonn（波恩大学阿根兰德天文学研究所）；Ludwig-Maximilians Universität München（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Excellence Cluster ORIGINS（ORIGINS卓越集群）
提出利用快速射电暴（FRBs）的色散测量与弱引力透镜信号的相关性，打破重子反馈与宇宙学参数之间的简并，显著提高对重子反馈的约束能力。
2026-03-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
