[論文レビュー] The UV spectrum of HS1700+6416 I. Predicting the metal line content of the far UV spectrum

C. Fechner, D. Reimers+4 more|ArXiv.org|May 17, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 52被引用数 13

ひとこと要約

本研究では、赤方偏移 0.2 < z < 2.6 の 18 個の金属吸収系を用いて、明るいクェザー HS 1700+6416 の遠紫外スペクトル（1000–1180 Å）における金属線の含有量を光電離モデルで予測している。その結果、He ii 突然降着線の位置が約 3 Ryd にシフトした修正された Haardt & Madau (2001) の電離放射場が半数以上のシステムで好ましいことが判明し、これは IGM の光学特性と局所的電離源による空間的非一様性を示唆している。標準的な HM 背景を用いると、炭素の質量関数が約 0.5 dex 高く推定されることが判明した。

ABSTRACT

In preparation of a study of the HeII/HI ratio towards the bright QSO HS1700+6416, we predict the metal line content of the far-UV spectral range by modelling 18 metal absorption line systems with redshifts 0.2

研究の動機と目的

• 明るいクェザー HS 1700+6416 の FUSE スペクトル範囲（1000–1180 Å）における金属線含有量を予測すること。
• 吸収線から導かれる金属濃度推定値に、電離放射場の変動が与える影響を評価すること。
• IGM の光学特性と AGN や星形成銀河などの局所的電離源が、メタガラクティック電離背景の空間的非一様性に寄与しているかどうかを調査すること。
• ノイズの多い FUSE データに隠れた金属線吸収を考慮することで、He ii /H i 比の測定精度を向上させること。
• 将来の He ii ライマン系列森林の分析を支援するため、モデルに基づいた金属線の予測を提供すること。

提案手法

• 赤方偏移 0.2 から 2.6 の間の 18 個の金属吸収系を、HS 1700+6416 の視線方向に沿って光電離モデルでモデリングする。
• 8 種類の異なる電離放射場形状をテストする：元の Haardt & Madau (2001) モデル、He ii 突然降着線を 3 や 2 Ryd にシフトさせた修正 HM スペクトル、および AGN や星形成銀河からのスペクトル。
• 観測された金属イオンの総屈折率（例：C iv, Si iv, S iv, O vi）を用いてモデルの適合度を評価し、各システムに対して最適な電離スペクトルを選出する。
• 最適な放射場と標準的な HM 背景を用いた場合の炭素の質量関数を比較し、金属濃度推定値に及ぼすバイアスを評価する。
• 最適な電離スペクトルを用いて、FUSE 帯域内での金属線、H i ライマン系列、および He i の外観を予測する。
• Agafonova ら (2005) の手法に従い、観測された吸収特徴から一貫性を持って電離背景の形状を逆算する応答関数法を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HS 1700+6416 の遠紫外スペクトルにおける金属吸収線をモデリングするにあたり、最も適切な電離放射場の形状は何か？
• RQ2 電離放射場の選択が、特に銀河間吸収体における金属濃度、とりわけ炭素質量関数に与える影響は何か？
• RQ3 メタガラクティック電離背景はどの程度空間的に非一様であり、観測された吸収系からその証拠は得られるか？
• RQ4 IGM の光学特性と局所的電離源（例：AGN や星形成銀河）が、異なる赤方偏移領域における銀河間ガスの電離状態にどのように影響を与えるか？
• RQ5 金属線比（例：S ii/S vi）は、金属濃度や組成パターンの仮定に依存せずに、電離背景の形状を制約するのに役立つだろうか？

主な発見

• 18 個の金属吸収系のうち 50%（9 システム）で、最適な電離放射場は He ii 突然降着線が約 3 Ryd にシフトした修正された Haardt & Madau (2001) スペクトルであり、これはより高い He ii ライマン系列線による光学的吸収の影響である可能性が高い。
• 追加で 2 システムは、He ii 突然降着線が約 2 Ryd にシフトした修正 HM スペクトルで最もよく説明され、一部の領域で軟らかな電離スペクトルが存在することを示唆している。
• 3 システムでは、修正なしの Haardt & Madau (2001) スペクトルが最適な適合を示し、2 システムは星形成銀河スペクトル、2 システムは AGN スペクトルで最もよく説明された。
• 修正された HM スペクトルの好みは赤方偏移が 2 より大きい領域で増加しており、これは高密度環境における IGM の光学的吸収効果が強く、あるいは局所的電離源が支配的である可能性を示唆している。
• 標準的な HM 背景を用いる代わりに、好ましいより軟らかなスペクトルを用いることで、炭素の質量関数が約 0.5 dex 高く推定されるのを防げる。
• 好ましい電離放射場を仮定した場合、予想される He ii /H i 比は 150 から 190 の範囲にあり、ピークは約 3.6 Ryd 付近に位置し、電離背景の空間的変動を支持する。