宇宙中的星系际气体

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。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：表格及插图

致谢

第一章引言

第二章宇宙学数值模拟方法

第三章宇宙早期(z＞6)的气体

第四章宇宙中的低红移气体(z～-3)：同时拟合QSOHE2347-4342的HI和HeII Lyα森林观测

第五章其它的主题:z～6的UV电离背景，X射线背景辐射和z～0的IGM的统计

第六章全文总结

附录

参考文献

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