Effects of Varying the Three-Body Molecular Hydrogen Formation Rate in Primordial Star Formation
通过三体反应将原子氢转化为分子氢是原始无金属晕崩溃的关键阶段,宇宙中第一代恒星(第三星族恒星)形成于此。然而,在已发表的文献中,该反应的速率系数是不确定的近一个数量级。我们报告的结果,自适应网格细化(AMR)和平滑粒子流体动力学(SPH)模拟的崩溃的无金属晕作为该速率系数的值的函数。对于每种模拟方法,我们模拟了一个单一的光环三次,使用三个不同的值的速率系数。我们发现,虽然晕实现之间的变化可能大于所造成的三体速率系数正在使用,吸积物理到人口III原恒星以及长期稳定的磁盘和任何潜在的碎片可能强烈依赖于这个速率系数。
2010-11-08 astro-ph.CO
The relationship between the neutral hydrogen and dark mass in the galaxies
从Bosma(1981)的论文开始,不同的作者论证了,如果假设暗物质的径向密度分布与$HI$的分布相关:暗物质的柱密度与$HI$的柱密度成正比,就可以解释许多旋涡星系观测到的自转曲线的形状。我们表明,这种相关性显然是一个人工制品,并可以解释为假设气体表面密度近似等于或一般成正比的临界密度的气体层的局部引力稳定性。
2013-02-10 astro-ph.CO
The environmental dependence of neutral hydrogen in the GIMIC simulations
利用银河系-星系际介质相互作用计算(GIMIC)的宇宙流体动力学模拟方法,研究了z=0时模拟星系外围中性氢气体的分布及其与环境的关系.这种气体目前可以直接探测,例如,通过观察背景类星体的Ly $α$吸收。无线电设施,如平方公里阵列,将提供一个互补的探测弥漫HI的发射,并将限制物理基础的吸积和反馈机制之间的复杂的相互作用,影响星系际介质。我们提取了一个样本的488个星系的平均宇宙密度GIMIC区域的重新模拟。我们估计这些星系的中性氢含量和周围的星系际介质内,他们居住。我们调查的平均HI径向配置文件通过堆叠的个人配置文件,根据质量和环境。我们发现高HI柱密度在大碰撞参量的组环境和显着较低的HI密度的非组星系。我们认为,这些结果可能产生的冲压压力剥离和潮汐相互作用的组合效应存在于组环境。
2013-12-11 astro-ph.CO
Scale-dependent bias in the BAO-scale intergalactic neutral hydrogen
我讨论的z~2.3星系际介质的中性氢(HI)密度的波动,并表明它们与宇宙的超密度的关系是强烈的尺度依赖。这种行为源于众所周知的“邻近效应”的线性化版本,其中明亮的光源抑制原子氢密度。使用一种新的,系统的和详细的线性理论辐射转移计算,我演示了HI密度,因此反相关的总物质密度时,平均尺度超过莱曼极限平均自由path. The辐射转移指纹是非常独特的,应该是可测量的莱曼α森林。影响扩展到足够小的尺度,产生显着的失真的关联函数的形状周围的重子声学振荡峰,虽然峰值位置移动只有1.2%的平均源偏置b_j=3。畸变随b_j和其他天体物理参数的变化而显著变化,测量它将在不久的将来为电离光子源的性质提供一个有用的观测约束。
2014-03-28 astro-ph.CO
The neutral hydrogen distribution in large-scale haloes from 21-cm intensity maps
通过将从2dFGRS星表中选出的48,430个星系叠加到用Parkes射电望远镜获得的一组21 cm强度图上,我们探测了大尺度晕中的中性氢(HI)径向亮度温度分布,这些星系在天空中的总面积为$\sim$ 1,300 $\text{deg}^2$,覆盖了红移范围$0.06\lesssim z\lesssim 0.10$。通过在主成分分析中去除10和20个前景模式来获得地图。我们在地图级别执行堆栈,并从晕轮发射的圆形对称版本中提取轮廓。我们检测到HI晕发射,其中对于10模的显著性为$12.5σ$,对于20模的显著性为$13.5σ$。我们共同适合所观察到的晕质量$M_{\rm v}$和归一化$c_{0,\rm HI}$的HI浓度参数对重建的配置文件,使用功能形式的HI晕丰度在文献中提出。我们发现对于10模的映射,有$\log_{10}{(M_{\rm v}/\text{M}_{\odot})} = 16.1^{+0.1}_{-0.2}$,$c_{0,\rm HI}=3.5^{+0.7}_{-1.0}$;对于20模的映射,有$\log_{10}{(M_{\rm v}/\text{M}_{\odot})} = 16.5^{+0.1}_{-0.2}$,$c_{0,\rm HI}=5.3^{+1.1}_{-1.7}$.这些估计表明,检测到的综合贡献,从多个星系位于非常巨大的晕。我们还分别考虑了1…
2020-09-04 astro-ph.CO
Determination of z~0.8 neutral hydrogen fluctuations using the 21 cm intensity mapping auto-correlation
宇宙中中性氢的大尺度分布将通过其21厘米的发射而发光。在这里,我们第一次使用21 cm强度波动的自功率谱来约束z~0.8处的中性氢波动。我们的数据是用绿岸望远镜获得的,在两个总共约41度的视场上跨越了红移范围0.6 < z < 1。平方和190小时的无线电集成时间。占主导地位的同步加速器前景超过信号约10^3,但自由度较少,可以有效地去除。即使在存在剩余前景的情况下,自动功率仍然可以被解释为21 cm信号的上限。我们以前的测量21厘米的强度和WiggleZ星系调查的互相关提供了一个下限。通过信号和前景的贝叶斯处理,我们可以将自动和交叉功率中的两个场组合成Omega_HI b_HI = [0.62^{+0.23}_{-0.15}] * 10^{-3}的测量值,置信度为68%,系统校准不确定度为9%,其中Omega_HI是中性氢(HI)分数,b_HI是HI偏差参数。我们描述了目前数据集的观测挑战和克服这些挑战的计划。
2013-06-27 astro-ph.CO
Is Centaurus A special? A neutral hydrogen perspective
由于接近,属于半人马座A的中性氢可以以高分辨率和良好的灵敏度观察到。这允许详细研究形态学和运动学,以了解这个射电声源的演变(例如合并历史,活动星系核活动)。与此同时,重要的是将结果与其他同类来源(即一般的早型星系,特别是射电星系)进行比较,以了解半人马座A如何融入早型/射电星系演化的全球图像。HI的量,形态的翘曲盘HI云周围的磁盘和定期的运动学的内部部分HI盘是不寻常的早期型星系。越来越多的证据表明,合并不一定是活动星系核活动的原因,这与观测结果相吻合,即半人马座A最近的合并事件与当前的活动阶段无关。基于这些结果,我们得出结论,半人马座A具有典型的中性氢性质的早期型和射电星系,因此,它可以-从HI的角度来看-被视为其类的一个典型例子。
2009-10-22 astro-ph.CO
Near term measurements with 21 cm intensity mapping: neutral hydrogen fraction and BAO at z<2
它表明,21厘米强度映射可以在短期内使用,使宇宙学有用的测量。大尺度结构可以用现有的射电望远镜或专用的红移巡天望远镜的原型来探测。这将提供平均中性氢密度的测量,使用红移空间扭曲来打破线性偏置的简并性。我们发现,在绿岸望远镜上仅用200小时的观测时间,就可以在红移0.54<z<1.09处测量到25%的中性氢密度。这与目前的测量相比是有利的,使用独立的技术,并将解决对影响星系形成研究的一个重要参数的争议。此外,4000小时的巡天将允许探测到重子声学振荡,给出3.5%精度的宇宙学距离测量。这些观测时间的要求可以大大减少与多个像素接收器的建设。类似的结果是可能的,使用原型的专用圆柱形望远镜在月的时间尺度,或SKA探路者孔径阵列在天的时间尺度。这样的测量有望提高我们对这些量的理解,同时为未来几代的氢调查开辟道路。
2010-05-04 astro-ph.CO
Dark Matter searches through cross-correlations of gamma rays with neutral-hydrogen intensity mapping
在这项工作中,我们得到了第一个理论预测的交叉相关信号之间的未解决的伽玛射线背景和21厘米线起源的自旋翻转跃迁的中性氢原子,通过将伽马射线空间望远镜{ \it Fermi}-LAT和下一代射电望远镜平方公里阵列(SKA)及其前身MeerKAT作为基准实验,cm发射。在暗物质(DM)参数空间中可达到的边界被设想为已经与组合{ \it费米}-LAT $\times$ MeerKAT竞争,但是SKA将允许更深地探测高达130 GeV的热DM粒子。未来的伽马射线探测器具有更好的角分辨率和更大的曝光与未分级的射电望远镜将有可能探测DM候选人的热湮灭截面和质量高达TeV的规模。
2020-01-08 astro-ph.CO
Synchrotron emission and neutral hydrogen in the simulated cosmic web
我们提出了ENZO宇宙学模拟运动的第一个结果,目标是宇宙网络的冲击和中性部分,由INAF-CINECA协议提供的超级计算设施。
2020-10-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Studying neutral hydrogen structures during the epoch of reionization using fractal dimensions
分形维数可以用来表征密度分布中的聚集性和空隙性。本文用广义分形维数研究了再电离阶段中性氢的分布。利用电离气泡的半数值模型来产生HI场,我们计算了长度尺度$\sim 10 h^{-1}$ cMpc的分形维数。我们发现,HI场显示出显着的多重分形行为,是不一致的,在这些尺度上的均匀性时,质量平均中性分数$\bar{x}_{\rm HI}^M \gtrsim 0.5$。这种多重分形性质完全是由电离区域的形状和分布驱动的。分形维数对中性分数的敏感性意味着它可以用来约束再电离历史。我们发现,当电离晕的最小质量在$\sim 10^9 - 10^{10} h^{-1} M_{\odot}$范围内时,分形维数对电离晕的最小质量值的敏感性相对较低。有趣的是,分形维数是非常不同的,当再电离进行由内而外相比,当它是由外向内。因此,高红移HI密度场的多重分形性质可以用来研究再电离的性质。
2016-12-20 astro-ph.CO
HInet: Generating neutral hydrogen from dark matter with neural networks
即将进行的21厘米巡天将绘制宇宙中性氢(HI)在非常大的宇宙学体积上的空间分布。为了最大限度地提高这些调查的科学回报,需要准确的理论预测。流体动力学模拟目前是最准确的工具,以提供这些预测在温和的非线性制度。不幸的是,它们的计算成本非常高:数千万CPU小时。我们使用卷积神经网络来找到来自N体模拟的物质空间分布与来自最先进的流体动力学模拟IllustrisTNG的HI之间的映射。我们的模型比广泛使用的理论模型:Halo Occupation Distribution(HOD)的所有统计特性的非线性尺度$k\lesssim1$ h/Mpc更好。我们的方法允许在非常大的宇宙学体积上产生21厘米的模拟,具有与流体动力学模拟相似的性质。
2021-07-27 astro-ph.CO
Modeling The Large Scale Bias of Neutral Hydrogen
我们提出了新的分析估计中性氢(HI)的大规模偏见。我们使用一个简单的,非参数模型单调相关的总质量晕M_tot与HI质量M_HI在零红移;对于较早的时候,我们假设限制模型的HI密度演化与目前可用的数据一致,以及两个主要的情况下,我们的M_HI-M_tot关系的演变。我们发现,无论是线性和第一非线性偏置项表现出强烈的红移的演变,随着时间的推移,无论特定的限制模型假设的H I密度。这些分析预测,然后显示与千年模拟进行的测量是一致的。此外,我们表明,这种强偏置的演变不会明显影响HI功率谱的测量。
2010-06-29 astro-ph.CO
Redshifted 21-cm emission signal from the halos in Dark Ages
本文分析了热暗物质模型中暗时代质量为$\sim10^6-10^{10}$ M $_\odot$的晕中氢原子21 cm超精细结构谱线的发射。这些晕被认为是由$10\lesssim z\lesssim50$的宇宙学密度扰动的高斯密度峰形成的。在多组分模型中形成单个球形晕的半解析模拟表明,在坍缩晕的绝热压缩下,其中的气体具有$60-800$ K范围内的动力学温度,并且每个晕的温度取决于维里化的时间。结果表明,中性氢原子间的非弹性碰撞是超精细结构能级的主要激发机制,使自旋温度向动力学温度靠拢。单个晕的亮度温度在1-10 K之间,取决于晕的质量和它的维里化红移,并且随着这两者的增加而增加。这种晕的视角半径在0.06-1.2角秒的范围内,它们的表面数密度从最低质量的几个每角分$^2$和红移到更高值的几乎为零呈指数下降。假设一个1 MHz的观测带宽的表面数密度的晕在不同的红移进行评估,以及波束平均差分天线温度和流量的氢发射从晕的不同质量。光束平均信号强烈地依赖于可能由WDM粒子的自由流动引起的黑暗时代晕的质量函数中的截止尺度。这一发现进行了比较与上限的氢21厘米线波动的功率谱的振幅来自最近的观测数据与MWA和LOFAR。
2019-11-21 astro-ph.CO
Hydrogen Molecules in the Dark Ages Halos: Thermal Emission vs. Resonant Scattering
分析了氢和氘化氢分子最低转动能级之间跃迁谱线中暗时代晕的发射。假设分子被CMB激发并与氢原子碰撞。在后普朗克宇宙学参数的四分量宇宙中,假设晕是由宇宙学密度微扰形成的均匀礼帽球,预先计算了晕的物理参数和分子数密度.计算了H $_2$ -HD分子热发光和CMB共振散射两种现象下转动谱线的微分亮温和微分光谱通量。结果表明,暖晕的最大亮温差($T_K\sim$ 200-800 K)在纳开尔文量级,与亚毫米射电望远镜的灵敏度相当,低于现代亚毫米射电望远镜的灵敏度。对于热晕($T_K\sim$ 2000-5000 K),H2-邻位分子的热发射占主导地位,并且预测在300-600 GHz的频率下,差分亮度温度为几个微开尔文,这可以用新一代的望远镜探测到。
2019-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Complete ionisation of the neutral gas: why there are so few detections of 21-cm hydrogen in high redshift radio galaxies and quasars
从第一次发表的z > 3射电星系和类星体宿主内21厘米吸收的调查中,我们发现在高红移处明显缺乏冷中性气体。从测光的详细分析,每个对象被发现有超过L ~ 1 e23 W/Hz,一个临界值以上的21厘米从未被检测到在任何红移1216 A连续光度。在这些波长和以下,氢被激发到高于基态,使得它不能吸收21-cm。为了应用光电离平衡方程,我们证明了这个临界值也适用于电离(< 912 A)辐射。我们用它来表明,对于各种气体密度分布,当将类星体放置在气体星系内时,总是有一个紫外线光度,高于该光度,星系中的所有气体都被电离。在这种状态下,氢不能被探测到,也不能参与恒星的形成。应用平均电离光子率的所有来源的搜索,我们发现,使用正则值的气体密度和重组率系数,所观察到的临界光度给出了一个尺度长度(3千秒差距)类似的中性氢(HI)在银河系中,一个大的螺旋星系。因此,这个简单的,但物理动机,模型可以解释临界光度,超过中性气体是检测不到的。这表明这些星系可能缺乏恒星形成物质,而不是由于当前射电望远镜的灵敏度限制而无法检测到21厘米。
2012-10-09 astro-ph.CO
Contribution of Cross-Correlations to the 21cm Angular Power Spectrum in the Epoch of Reionization
中性氢21厘米超精细跃迁的测量为再电离时代和黑暗时代提供了独特的探测手段。三个主要的机制被认为是主导辐射过程:从第一个星系和/或类星体的电离气泡周围的中性氢发射,从迷你晕内的中性氢发射,以及对宇宙微波背景的扩散中性氢的吸收。在目前的工作中,通过简单地结合现有的三种机制的分析模型,我们调查这三个组件之间的互相关的贡献,总的21厘米角功率谱,在这个意义上说,中性氢与不同的辐射过程跟踪的大尺度结构的底层密度扰动。虽然包含互相关后的21 cm功率谱几乎保持不变,但在红移z~20处,21 cm辐射从发射主导相位过渡到吸收主导相位期间,互相关可能在21 cm功率谱的确定中起关键作用。预计在此过渡期间的21厘米角功率谱的显着抑制扩散中性氢的吸收和发射组件之间的互相关的负贡献的结果。因此,准确地预测宇宙21厘米功率谱应该考虑互相关,特别是在过渡阶段。
2009-11-24 astro-ph.CO
Modelling the cosmic neutral hydrogen from DLAs and 21 cm observations
我们回顾了文献中的分析处方模型的21厘米(发射线调查/强度映射实验)和阻尼莱曼-阿尔法(DLA)的中性氢(HI)在后再电离宇宙的观测。虽然这两套处方通常分别适用于两个探头,我们试图连接这些方法来探索的后果,跨红移的HI的分布和演变。我们发现,一个物理上的动机,21厘米为基础的处方,扩展到占DLA观测提供了一个很好的适合大多数的可用数据,但不能容纳最近的测量在$z \sim 2.3$的DLAs的集群。这突出了DLA偏置和21厘米测量之间的紧张关系,除非在红移0-3之间的HI轴承系统的性质有非常显着的变化。我们讨论了我们的研究结果的特点主机晕质量的DLAs和功率谱的21厘米强度波动的影响。
2016-02-16 astro-ph.CO
The Birth and Growth of Neutralino Haloes
我们使用扩展的Press Schechter(EPS)形式主义研究晕组装的历史,在一个标准的$Λ$ CDM宇宙学。一个大的Monte Carlo随机游走的合奏提供了{ \it整个}晕成员历史的一组代表性的暗物质粒子,我们假设是中性伴子。大多数粒子的第一代晕并不具有类似于中性伴子功率谱的自由流截止$M_{f.s.}$的质量,也不会在高红移时形成。根据EPS模型中假设的崩塌障碍物的形式,中值为$M_1 = 10^5$至$10^7M_{f.s.}$和$z_1 = 13$至8。几乎三分之一的粒子的第一代晕具有$M_1>10^9M_{f.s.}$。当红移超过20时,大多数中性伴子还不是任何晕的一部分,但仍然是弥散的。这些数字几乎不加修改地适用于中性伴子,它们是今天类似于银河系晕的一部分。在这样的光环中,有多达10%的粒子从来不是较小物体的一部分;典型的粒子经历了$\sim 5$“吸积事件”,其中光环的一部分落入更大质量的物体。可用的N体模拟同意EPS预测的“椭球”崩溃障碍,所以这些可能会提供一个可靠的扩展模拟结果,以更小的尺度。大多数中性伴子的第一代晕形成时间较晚,质量较大,这意味着它们在晕组装过程中会被高效率地破坏。
2009-06-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
The GMRT-EoR Experiment: A new upper limit on the neutral hydrogen power spectrum at z~8.6
我们提出了一个新的上限的21厘米功率谱的再电离时期(EoR),约束再电离模型与未加热的IGM。GMRT-EoR实验是对21 cm中性氢在红移z~9处发射的功率谱进行统计探测的一项正在进行的工作。来自这种红移的数据限制了EoR的模型,EoR是黑暗时代的结束,因为第一个明亮的紫外线源,可能是恒星或小型类星体。我们从2007年12月在印度的巨型米波射电望远镜大约50小时的观测结果。我们描述了射频干扰(RFI)定位方案,该方案允许地面上的亮源被识别和物理去除,除了自动标记。奇异值分解用于通过识别具有大特征值的地面源来去除剩余的宽带RFI。使用分段线性滤波器对前景进行建模,并且使用前景减去图像的互相关来测量功率谱。
2010-12-15 astro-ph.CO
Neutral hydrogen in galaxy clusters: impact of AGN feedback and implications for intensity mapping
通过放大的流体动力学模拟,我们量化的中性氢(HI)主办的团体和星系团的数量。我们的模拟,这是基于一个改进的配方的平滑粒子流体动力学(SPH),包括辐射冷却,恒星形成,金属富集和超新星反馈,并可以分为两个不同的群体,这取决于是否从活动星系核(AGN)的反馈打开或关闭。模拟进行了分析,以考虑HI自屏蔽和分子氢的存在。我们发现暗物质晕中中性氢的质量随晕质量的增加而单调增加,并且可以用$M_{\rm HI}(M,z)\propto M^{3/4}$形式的幂律来描述。我们的研究结果指出,活动星系核反馈减少总晕质量和HI质量,虽然它是更有效地消除HI。我们的结论是活动星系核的反馈减少了中性氢质量的一个给定的晕$\sim50\%$,与晕质量和红移弱的依赖。活动星系核的反馈作用也会影响晕内中性氢的空间分布,其作用是减少晕内氢的含量。通过将我们的结果外推到模拟中未解决的晕,我们从$Ω_{\rm HI}(z)$的测量中得出了天体物理学含义:需要圆速度大于$\sim25~{\rm km/s}$的晕来承载HI才能重现观测结果。我们发现只有活动星系核反馈的模型才能再现由21厘米强度图观测得到的$Ω_{\rm HI}b_{\rm HI}$值。
2015-12-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fast Simulation of Cosmological Neutral Hydrogen based on the Halo Model
本文提出基于晕模型的快速模拟方法,利用PINOCCHIO生成暗物质晕过去光锥并按HI-晕质量关系填充中性氢,以匹配HIRAX巡天参数,并通过PyCosmo解析模型验证了质量函数、密度和功率谱等方面的一致性。
2025-04-08 astro-ph.CO
Searching for Neutral Hydrogen Halos around z ~ 2.1 and z ~ 3.1 Ly-alpha Emitting Galaxies
我们使用扩展钱德拉深场南的深窄带图像搜索扩散Ly-alpha发射的证据,从扩展中性氢周围的Ly-alpha发射星系(LAEs)。通过叠加187个z = 2.06的LAE、241个z = 3.10的LAE和179个z = 3.12的LAE的轮廓,并仔细进行低表面亮度测光,我们获得了发射线上平均表面亮度分别达到9.9、8.7和6.2 * 10^{-19}尔格·cm^{-2}·s^{-1}·arcsec^{-2}的图。我们进行了彻底的调查,我们的表面亮度测量系统的不确定性,并发现我们的限制是5- 10倍大于预期的泊松背景波动,这些不确定性往往被低估的文献。在z ~ 3.1处,我们在一些但不是所有的子样本中发现了具有5- 8 kpc小尺度长度的扩展晕的证据。我们证明,LAEs的子样本具有低的等效宽度和更明亮的连续幅度更有可能拥有这样的晕。在z ~ 2.1处,我们没有发现扩展的Ly-alpha发射下降到我们的检测限的证据。通过蒙特卡罗模拟,我们还表明,我们会检测到大的弥漫LAE晕,如果他们存在于我们的数据集。我们将这些发现与文献中的其他测量结果进行比较,并讨论了可能的仪器和天体物理原因的差异。
2013-09-08 astro-ph.CO
Theoretical Models of the Atomic Hydrogen Content in Dark Matter Halos
宇宙再电离后的氢原子(H I)气体主要存在于暗物质晕中,是恒星形成的燃料。它与宿主晕性质的关系是理解宇宙H I分布的关键。在这项工作中,我们提出了一个灵活的,经验模型的H I晕关系。在这个模型中,虽然H I质量主要取决于主机晕的质量,也有其他晕属性的二次依赖。将该模型应用于Arecibo Fast Legacy ALFA Survey(ALSAFA)的观测数据,发现该模型能成功地拟合宇宙H I丰度($Ω_{\rm HI}$)、平均H I-晕质量关系($\langle M_{\rm HI}|M_{\rm h}\rangle$)和H I聚类。最佳拟合的ALCHFA数据拒绝与高置信水平的模型与没有次级晕依赖的H I质量和模型与次级依赖的晕自旋参数($λ$),并显示出强烈的依赖晕形成时间($a_{1/2}$)和晕浓度($c_{\rm vir}$)。为了从流体动力学模拟的角度解释这些发现,IllustrisTNG模拟证实了H I质量对次级晕参数的依赖性。然而,IllustrisTNG结果显示对$λ$的强依赖性和对$c_{\rm vir}$和$a_{1/2}$的弱依赖性,并且还预测了在大尺度上比观测大得多的H I聚类值。模拟和观测之间的这种差异要求从理论和观测两方面改进对H I-晕关系的理解。
2022-07-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Neutral hydrogen in the post-reionization universe
中性氢的跨红移演化是研究宇宙学、宇宙大尺度结构和星系际介质的有力工具。使用数据驱动的晕模型来描述HI在后再电离宇宙中的分布($z \sim $ 5到0),我们从丰富的观测数据样本中获得最佳拟合参数:低红移21厘米发射线研究,中等红移强度测绘实验,和更高的红移阻尼莱曼阿尔法(DLA)的观测。我们的模型描述了丰度和集群的中性氢在红移0 - 5,是有用的,研究星系演化的不同方面,并与流体动力学模拟比较。该框架可以应用于预测未来的观测与中性氢,并扩展到强度映射的情况下,与分子和其他线跃迁在中间红移。
2017-12-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detecting ultralight axions from multifrequency observations of neutral hydrogen intensity mapping
本研究探讨了超轻轴子对再电离后中性氢信号的影响,揭示了其在不同质量范围内的暗物质或暗能量特性,并利用未来强度映射巡天的角相关函数探索了暗能量、中微子与ULAs之间的参数空间及简并性。
2024-11-12 astro-ph.CO hep-ph
A halo model for cosmological neutral hydrogen: abundances and clustering
我们扩展了以前的分析结果对约束的丰度和集群后再电离($z \sim 0-5$)中性氢(HI)系统使用晕模型框架。我们的工作与一个全面的HI数据集,包括小规模的集群,柱密度和质量函数的HI星系在低红移,强度映射测量在中等红移和紫外/光学观测的阻尼莱曼阿尔法(DLA)系统在较高的红移。我们使用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)的方法来约束最佳拟合模型的参数,无论是HI晕质量关系和HI径向密度分布。我们发现,径向指数轮廓的结果在一个很好的适合低红移HI的观测,包括集群和列密度分布。的配置文件的形式也被发现,以匹配高红移DLA的意见,结合使用时,与一个三参数HI晕质量关系和红移演化的HI浓度。晕模型的预测与观测到的低红移星系的HI面密度分布,以及高红移DLAs的碰撞参量和覆盖分数观测的一般趋势吻合得很好。我们提供了方便的表格,总结了最佳拟合晕轮模型预测。
2017-04-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Stellar Feedback Origin for Neutral Hydrogen in High-Redshift Quasar-Mass Halos
观测结果表明,在z~2处的类星体宿主晕中,冷致密气体的覆盖率很高(在投影维里半径范围内,莱曼极限系统的覆盖率>~60%)。到目前为止,大多数模拟都未能解释这些大的观测覆盖分数。我们分析了一组新的15个模拟的大质量晕,这些晕具有来自FIRE项目的明确的恒星反馈,覆盖晕质量范围M_h~2x10^12-10^13 Msun,z=2。这将我们之前对高红移星系环星系介质的分析扩展到了更大质量的晕。活动星系核反馈不包括在这些模拟中。我们发现莱曼极限系统覆盖分数与类星体周围观察到的一致。大HI覆盖分数来自恒星形成驱动的星系风,包括来自低质量卫星星系与宇宙细丝相互作用的风。我们表明,这是必要的,以解决这些卫星星系和他们的风再现大莱曼极限系统覆盖类星体质量晕中观察到的分数。我们的模拟预测,星系占据暗物质晕的质量类似于类星体,但没有一个明亮的活动星系核应该有莱曼极限系统覆盖的分数类星体。
2016-05-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmology on Ultralarge Scales with Intensity Mapping of the Neutral Hydrogen 21 cm Emission: Limits on Primordial Non-Gaussianity
宇宙的大尺度结构提供了有关早期物理过程的关键信息。红移z~1-5的中性氢HI的21 cm发射强度的未分辨地图是获得与早期宇宙直接相关的超大尺度信息的最佳希望。一个专门建造的HI强度实验可以用来检测原始非高斯性的大尺度效应,对不同的暴胀模型施加严格的限制。我们认为,它可能是有可能的地方严格的约束非高斯参数f_NL,误差接近~1。
2013-10-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
Thermal and Resonant Emission of Dark Ages Halos in the Rotational Lines of HeH$^{+}$
我们分析了宇宙中最早的化合物之一氦氢化物离子(HeH $^{+}$)的旋转谱线中暗时代晕的CMB辐射的热发射和共振散射。通过计算HeH $^{+}$与氢原子的非弹性碰撞的最低五个转动态的激发/去激发截面和速率系数,评估了黑暗时代晕的光学深度、热亮度温度和共振亮度温度以及光谱通量。结果表明,在黑暗时代,中性氢原子和电子的碰撞激发/去激发是竞争性的,而在更密集的区域,例如,在晕中,与原子氢的碰撞的贡献占主导地位。我们证明了HeH $^{+}$谱线中晕发光的峰状时间依赖性。
2020-02-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
(Nearly) Model-Independent Constraints on the Neutral Hydrogen Fraction in the Intergalactic Medium at $z\sim 5-7$ Using Dark Pixel Fractions in Ly$α$ and Ly$β$ Forests
宇宙再电离是星系际介质(IGM)中氢从中性到高度电离的最后一次主要相变。目前的观测表明,IGM在$z>7$处是显著中性的,并且大部分被$z\sim5.5$电离。然而,大多数测量IGM中性分数的方法是高度依赖于模型的,并且限于IGM的体积平均中性分数相对较低($\bar{x}_{\rm HI} \lesssim 10^{-3}$)或接近于1($\bar{x}_{\rm HI}\sim 1$)时。特别是,中性分数的IGM在$z=6-7$的临界红移范围内的演变是约束不足。通过分析$5.73<z<7.09$上的$53$类星体的深光谱,提出了在$z\sim5.1-6.8$上对$\bar{x}_{\rm HI}$的新的约束。我们推导出模型独立的上限中性氢分数的基础上确定的莱曼$α$(Ly $α$)和莱曼$β$(Ly $β$)森林中的“暗”像素的分数,没有任何假设的IGM模型或类星体连续体的内在形状。他们是第一个模型独立的约束IGM中性氢分数在$z\sim6.2-6.8$使用类星体吸收测量。我们的结果给出了$\bar{x}_{\rm HI}(z=6.3) < 0.79\pm0.04$(1 $σ$)、$\bar{x}_{\rm HI} (z=6.5) < 0.87\pm0.03$(1 $σ$)和$\bar{x}_{\rm HI} (z=6.7) < 0.94^{+0.06}_{-0.09}$(1 …
2022-11-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Long troughs in the Lyman-$α$ forest below redshift 6 due to islands of neutral hydrogen
在ULAS J 0148 +0600的光谱中,在Ly $α$森林中观察到一个长的(110 cMpc/ $h$)和深的吸收槽,该吸收槽向下延伸到红移5.5。虽然没有检测到Ly $α$传输,但存在Ly $β$尖峰,这导致了沿着该槽的气体必须被电离的主张。使用高分辨率的宇宙学辐射转移模拟在大体积中,我们表明,在再电离结束晚($z \sim 5.2$)的情况下,我们的模拟可以重现槽,只要观察。在这个模型中,我们发现槽是由中性氢岛引起的。中性岛内的小电离空穴允许Ly $β$的传输。我们还模拟了模拟槽周围的Ly $α$发射体种群,并表明如所观察到的,靠近槽处存在Ly $α$发射体的缺陷。
2019-10-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Neutral hydrogen structures trace dust polarization angle: Implications for cosmic microwave background foregrounds
使用高分辨率的数据从银河阿雷西博L波段馈电阵列HI(GALFA-HI)调查,我们表明,在银河中性氢(HI)的线性结构与普朗克353 GHz极化尘埃发射暗示的磁场方向。中性星际介质的结构与磁场的耦合比以前所知的更紧密。在银河系高纬度地区,普朗克数据以噪音为主,HI数据对银河系磁场方向提供了独立的约束,从而对局部尘埃极化角提供了独立的约束。我们检测到强互相关性的模板地图构建的尘埃强度的估计结合HI衍生的角度,星光偏振角,或普朗克353 GHz的角度。因此,HI数据提供了一个新的工具,在宇宙微波背景,这是目前受到尘埃前景污染的限制,在寻找暴胀引力波B模式偏振。
2015-11-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Neutral hydrogen in galaxy halos at the peak of the cosmic star formation history
我们使用高分辨率的宇宙学放大模拟从FIRE项目作出预测的覆盖分数的中性氢周围的星系在z=2-4。这些模拟解决了星系的星际介质,并明确实现了一套全面的恒星反馈机制。我们的模拟样本由16个主要晕组成,覆盖质量范围为M_h~10^9-6x10^12 Msun(z=2),其中包括12个质量范围为M_h~10^11-10^12 Msun(对应于莱曼破裂星系(LBG))的晕。我们处理我们的模拟与射线追踪方法来计算电离状态的气体。星系风通过直接喷射星系中的冷气体和与星系际介质中流入的气体相互作用,增加了星系晕中HI的覆盖率。我们的模拟预测了莱曼极限系统(LLS)的HI覆盖分数与z~2-2.5 LBG附近的测量结果一致;这些覆盖分数比我们以前的计算高出约2倍,没有银河风。在流入和流出中产生的HI吸收剂的分数平均约为50%,但表现出显著的时间变化性,范围为约10%至约90%。对于我们最大质量的晕,我们发现LLS覆盖分数相对于z~2处类星体周围测量的分数有3倍的不足,这表明类星体的存在可能会影响晕气体在~100 kpc尺度上的性质。预测的覆盖率随时间减小,在Mh ~10^11-10^12 Msun处达到峰值,接近暗物质晕中恒星形成效率的峰值。在我们的模拟中,恒星形成和星系外流是高度依赖于时间的; HI覆盖分数也是随时间变化的,但不那么,因为它们代表了大面积的平均值。
2015-02-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Origin of Neutral Hydrogen Clouds in Nearby Galaxy Groups: Exploring the Range Of Galaxy Interactions
我们结合高分辨率的N体模拟和对附近星系群中中性氢(HI)的深入观测,以探索HI云形成的两个著名理论:HI剥离星系相互作用和暗物质微晕嵌入HI气体。本文介绍了来自三个星系群的新数据,Canes Venaeros I,NGC 672和NGC 45,并收集了我们以前星系群活动的数据,以生成一个丰富的HI云档案,与我们的模拟数据进行比较。我们在猎犬座Venaeu I、NGC 672或NGC 45星系群中没有发现HI云。我们的结论是,HI云在我们的检测空间是最有可能通过最近,强烈的星系相互作用产生的。在M_HI = 10^6 M_Sun以上、星系的+/- 700 km/s范围内和星系的投影距离50 kpc范围内,我们没有发现与暗物质晕相关的HI云的证据。
2011-08-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Radio sirens: inferring $H_0$ with binary black holes and neutral hydrogen in the era of the Einstein Telescope and the SKA Observatory
Marietta Blau Institute - Austrian Academy of Sciences(玛丽亚·布劳研究所 - 奥地利科学院);INFN, Sezione di Roma(罗马国家核物理研究所);Observatoire de la Côte d’Azur, Laboratoire Lagrange(蔚蓝海岸天文台,拉格朗日实验室);Department of Physics & Astronomy, University of the Western Cape(西开普大学物理与天文学系);INAF - Institute of Radioastronomy (IRA)(意大利国家天体物理研究所射电天文研究所);Gran Sasso Science Institute (GSSI)(格兰萨索科学研究所);INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)(意大利国家核物理研究所格兰萨索国家实验室);Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Cagliari(卡利亚里大学物理系);INFN, Sezione di Cagliari(卡利亚里国家核物理研究所);INAF - Osservatorio Astronomico di Cagliari(意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台)
通过结合黑洞并合观测与中性氢21厘米线强度测绘,研究宇宙膨胀率。利用引力波信号和中性氢数据,提出'无线电 sirens'方法,将Hubble常数测量精度提升至约8%。
2026-05-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
The baryon census and the mass-density of stars, neutral gas, and hot gas as a function of halo mass
本研究整合多波段观测经验数据,建立不同暗晕质量下恒星、中性气体与热气体的重子质量-暗晕质量标度关系,测得各重子组分的宇宙密度,验证方法可靠性并给出热等离子体密度估算。
2024-11-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Evolution of Neutral Oxygen During the Epoch of Reionization and its Use in Estimating the Neutral Hydrogen Fraction
我们使用人工合成的视线通过Technicolor Dawn模拟的快照来探索中性氧OI吸收剂的统计数据如何响应氢再电离。环星系介质(CGM)的电离状态最初大致跟踪星系际介质的电离状态,但从$z=8$开始,由于自屏蔽,CGM系统地变得更加中性。弱吸收体追踪远离晕的扩散气体,因此它们首先被电离,而较强的系统对再电离不太敏感。整体OI覆盖分数随着时间的推移缓慢下降,由于正在进行的浓缩和电离前沿逐渐侵入越来越稠密的气体之间的竞争。虽然下降的覆盖率部分抵消了继续形成新的晕,电离的扩散气体导致预测的OI吸收剂的视线发生率突然下降的重叠时期,在定性的协议与观测。与最近在$z\approx6$观察到的等效宽度(EW)分布相比,模拟产生的系统与$EW \geq 0.1 \unicode{x212B}$不足,尽管它们再现了较弱的系统与$EW \geq 0.05 \unicode{x212B}$。通过$z\approx5$,$EW < 0.1 \unicode{x212B}$系统的发生率过度产生,与先前的指示一致,即在$z<6$模拟的电离背景太弱。SiII和SiIV的总柱密度跟踪总氧柱,因此OI和SiII + SiIV共动质量密度的比率跟踪再电离的进展。该探针可证明在其中$x_{HI} > 10\%$
2019-08-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological parameter measurement and neutral hydrogen 21 cm sky survey with the Square Kilometre Array
为了精确测量宇宙学参数并回答宇宙学中的基本问题,除了拟议的下一代光学巡天项目之外,还需要开发新的、强大的宇宙学探测器。中性氢21厘米巡天将为研究宇宙晚期演化提供一个有前途的工具,有助于揭示暗能量的本质。平方公里阵列是世界上最大的射电望远镜,将在不久的将来建成,它将把21厘米宇宙学推向一个新的时代,极大地促进宇宙学在未来几十年的发展。
2020-04-14 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
High-redshift test of gravity using enhanced growth of small structures probed by the neutral hydrogen distribution
未来的21厘米强度测绘调查,如SKA可以提供精确的信息的空间分布的中性氢(HI)在后再电离时代。这些信息将允许测试标准的LCDM范例,并与重力的性质。在这项工作中,我们采用SHYBONE模拟,其中模型星系形成在f(R)修改的引力使用的IllustrisTNG模型,研究修改的引力对HI丰度和功率谱的影响。我们发现,增强增长的低质量暗物质晕的经验,在f(R)引力在高红移改变HI功率谱,可以通过21厘米强度映射观察。我们的结果表明,在z=2的尺度$k\lesssim2\,h\,\mathrm{Mpc}^{-1}$上,F 6的HI功率谱被抑制了13%,F 6是一个通过大多数观测约束的f(R)模型。我们表明,这种抑制可以检测SKA 1-MID与1000小时的曝光时间,使HI聚类一种新的测试重力在高红移。
2019-09-18 astro-ph.CO gr-qc
Damping Wing-Like Features in the Stacked Ly$α$ Forest: Potential Neutral Hydrogen Islands at $z<6$
本研究通过叠加类星体光谱中Ly$β$暗间隙两侧的Ly$α$森林,发现阻尼翼状吸收特征,结合模拟推断这由中性氢岛屿造成,得出$z=5.8$时中性氢比例下限,为再电离延伸至$z<6$提供了证据。
2024-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
A New Constraint on the Simulation of the Intergalactic Medium through the Evolution of the Neutral Hydrogen Fraction in the Epoch of Reionization
本研究利用21cmFAST模拟星系际介质,通过比较不同初始条件下中性氢分数演化与观测数据,排除了大量模型,仅保留少数高精度符合观测的模拟,从而对热历史关键参数施加新约束。
2023-06-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Neutral Hydrogen Tully Fisher Relation: The case for Newtonian Gravity
盘星系的内禀光度与自转速度之间存在TullyFisher(TF)关系。重子TF(BTF)关系最近已经用暗物质和牛顿引力以及修正的牛顿动力学(MOND)解释。然而,最近的工作指出,目前使用的BTF关系忽略了热气体的贡献,并过度简化了复杂的星系尺度物理。在这封信中,我们主张使用中性氢TF(HITF)关系,这是免费的尘埃遮蔽和恒星演化的影响,作为一个干净的探测引力和动力学在弱场制度。我们将从超新星反馈驱动的星际介质(ISM)的多孔性的热气体的物理。一个简单的模型,包括超新星反馈,推广到包括参数化的有效引力定律。我们测试我们的模型对目录的星系,跨越整个范围的磁盘从矮星系到巨大的螺旋,以证明恒星形成和简单的牛顿引力的Kennicutt-Schmidt(KS)法是足够的解释所观察到的HI标度关系。在这个模型的范围内,数据排除了MOND类理论。
2011-09-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph