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宇宙中的星系际气体

刘纪认  
【摘要】:近些年来我们对宇宙的理解增加很快。很多天文观测将我们的视角延伸到遥远的过去。SDSS星系巡天观测到了遥远的直到红移z(?)6.5的类星体(QSOs),通过对HI的Lyα吸收的观测,发现宇宙中的星系际气体(IGM)在z<6的时候都处于很高的电离态,但是在z>6的时候开始变得不那么高度电离了。WMPA卫星观测到CMB光子的散射光深,暗示宇宙的星系际气体在z(?)11的时候就已经很电离了。我们将用一个简单的模型来描述宇宙在z>6时候的结构增长历史,并且应用合适的恒星形成参数来计算宇宙的电离历史,同时考虑电离的热反馈。我们发现用现在的宇宙学模型计算的结果和观测一致。 借助于FUSE紫外卫星,我们也可以观测单电离HeⅡ所引起的QSOs的吸收,HeⅡ与HI的吸收比率可以用来限制电离背景的谱。观测发现HeⅡ与HI的比率在很小的尺度上(1Mpc)扰动很大,用QSOs内禀的谱的扰动来解释有困难,因为那时的QSOs太稀疏了。我们应用数值流体模拟的方法研究了温度展宽与速度场的影响,我们也考虑了观测噪声的影响。我们发现高端的η可以得到很好的解释,但是观测的低端η事件比模拟的要多些,它们可能来自某些我们尚未考虑的过程。 我们研究了z(?)6的电离背景的均匀性问题,发现快速的HI吸收光深扰动的增加并不一定意味着电离背景的扰动。我们也用流体模拟的方法研究了宇宙低红移的高温星系际气体的X射线的背景辐射,发现结构形成过程中由于激波所增加的熵足以解释星系团的熵,而且我们计算了来自弥散IGM的X射线背景辐射的流量,发现它们贡献很少。我们也研究了低红移的模拟的IGM的统计行为,发现它们有类似湍流的尺度关系。


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