[論文レビュー] The Origin of Lyα Absorption Systems at z > 1: Implications from the Hubble Deep Field

Hsiao‐Wen Chen, Kenneth M. Lanzetta+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 2000

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 21被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、ハッブル・ディープフィールドのデータを用いて、高赤方偏移銀河とLyα吸収系を関連付け、銀河の拡張したガス的エンvelopeが、z > 1 の領域で、静止状態等価幅 W₀ ≥ 0.32 Å を示す観測されたLyα吸収体の少なくとも50%、最大で100%を説明できることを示している。この結果は、これらの吸収系の主な起源が銀河のガス的ハローである可能性を示唆する。

ABSTRACT

The Hubble Deep Field images have provided us with a unique chance to relate statistical properties of high-redshift galaxies to statistical properties of Lyα absorption systems. Combining an empirical measure of the galaxy surface density versus redshift with an empirical measure of the gaseous extent of galaxies, we predict the number density of Lyα absorption systems that originate in extended gaseous envelopes of galaxies versus redshift. We show that at least 50% and as much as 100% of observed Lyα absorption systems of W 0.32 A can be explained by extended gaseous envelopes of galaxies. Therefore, we conclude that known galaxies of known gaseous extent must produce a significant fraction and perhaps all of Lyα absorption systems over a large redshift range.

研究の動機と目的

• 高赤方偏移銀河の拡張ガス的エンvelopeが観測されたLyα吸収系に与える寄与を特定すること。
• 測定済みのガス的拡がりを有する既知の銀河が、Lyα吸収体の観測された数密度を説明できるかどうかを評価すること。
• ディープフィールド観測を用いて、銀河とLyα吸収系の間の赤方偏移依存性の進化を評価すること。
• 実験的銀河表面密度とガス的拡がりの測定値を比較することにより、Lyα吸収系の起源を制約すること。

提案手法

• ハッブル・ディープフィールドのデータから得られた、赤方偏移に依存する実験的銀河表面密度を入力として用いる。
• 高赤方偏移銀河のガス的拡がりの実験的測定値を組み込み、中性水素の空間的分布をモデル化する。
• 銀河ハロー内の中性水素の投影密度をモデル化することで、Lyα吸収系の数密度を予測する。
• 予測された吸収系の数密度を観測統計と比較し、整合性を検証する。
• 本分析では、吸収系が既知の銀河の拡張ガス的エンvelopeに起因すると仮定する。
• 赤方偏移範囲 z > 1 にわたる統計的比較により、銀河ハローが説明する吸収体の割合を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高赤方偏移銀河の拡張ガス的エンvelopeは、観測されたLyα吸収系のどの程度を説明できるか。
• RQ2 z > 1 で W₀ ≥ 0.32 Å を示すLyα吸収体のうち、銀河ハロー由来の割合はどれくらいか（他の構造由来でない割合は）。
• RQ3 銀河ガス的エンvelopeがLyα吸収に与える寄与は、赤方偏移とともにどのように変化するか。
• RQ4 実験的銀河およびガス的拡がりデータを用いて、観測されたLyα吸収体の数密度を再現できるか。

主な発見

• z > 1 で静止状態等価幅 W₀ ≥ 0.32 Å を示す観測されたLyα吸収系の少なくとも50%は、高赤方偏移銀河の拡張ガス的エンvelopeによって説明可能である。
• これらの吸収系の最大100%が銀河ハロー由来である可能性があり、完全な説明が可能である可能性を示唆している。
• 既知の銀河で測定されたガス的拡がりが、観測された吸収系の顕著な割合を説明できることが示された。
• 予測された吸収系の数密度と観測値との整合性は、銀河ハローがLyα吸収の主な源であるという仮説を支持している。
• 結果から、広い赤方偏移範囲にわたり、銀河のガス的エンvelopeが高赤方偏移Lyα吸収系の主な起源である可能性が示唆される。
• 本研究は、z > 1 で観測されたLyα吸収系の大部分、あるいはすべてが拡張銀河ハローによって生成されている可能性があると結論づけている。