[论文解读] 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 8

一句话总结

本研究利用哈勃深空场数据，将高红移星系与Lyα吸收体系统联系起来，表明星系的延展气体包层可解释在z > 1范围内、静止系等效宽度W₀ ≥ 0.32 Å的观测Lyα吸收体中至少50%至高达100%。研究结果表明，星系气体晕是这些吸收体系统的主要起源。

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.

研究动机与目标

• 确定高红移星系的延展气体包层对观测到的Lyα吸收体系统的贡献。
• 评估已知具有测量气体尺度的星系是否足以解释观测到的Lyα吸收体数密度。
• 利用深空场观测，评估星系与Lyα吸收体系统之间关联的红移演化特性。
• 通过比较经验测量的星系面密度与气体尺度，约束Lyα吸收体系统的起源。

提出的方法

• 以哈勃深空场数据中实测的星系面密度随红移的变化作为输入。
• 将高红移星系气体尺度的实测数据纳入模型，以模拟中性氢的空间分布。
• 通过建模星系晕中中性氢的投影柱密度，预测Lyα吸收体系统的数密度。
• 将预测的吸收体系统数密度与观测统计进行比较，以检验一致性。
• 分析假设吸收体系统源于已知星系的延展气体包层。
• 在红移范围z > 1内进行统计比较，以评估星系晕解释吸收体的比例。

实验结果

研究问题

• RQ1 高红移星系的延展气体包层在多大程度上可解释观测到的Lyα吸收体系统？
• RQ2 在z > 1时，静止系等效宽度W₀ ≥ 0.32 Å的Lyα吸收体中，有多少比例起源于星系晕而非其他结构？
• RQ3 星系气体包层对Lyα吸收的贡献如何随红移演化？
• RQ4 能否利用实测的星系和气体尺度数据重现观测到的Lyα吸收体系统数密度？

主要发现

• 在z > 1时，静止系等效宽度W₀ ≥ 0.32 Å的观测Lyα吸收体系统中，至少50%可由高红移星系的延展气体包层解释。
• 这些吸收体系统中高达100%可能起源于星系晕，表明可能存在完全的解释。
• 分析表明，已知具有实测气体尺度的星系足以解释观测吸收体系统的显著部分。
• 预测与观测的吸收体系统数密度之间的一致性，支持星系晕是Lyα吸收的主要来源的假设。
• 结果表明，星系的气体包层是宽红移范围内高红移Lyα吸收体系统的主要起源。
• 本研究得出结论：延展星系晕很可能产生z > 1时观测到的Lyα吸收体系统中的主要部分，甚至全部。