QSO MUSEUM II：對八組 z~3 類星體對周圍延展萊曼 α 發射的研究

核心概念

類星體對周圍的萊曼 α 星雲形態比單個類星體周圍的星雲形態更加不對稱，這表明星系際介質中存在連接類星體對的大尺度氣態纖維結構。

摘要

Herwig, E., Arrigoni Battaia, F., González Lobos, J., Farina, E. P., Man, A. W. S., Bañados, E., Kauffmann, G., Cai, Z., Obreja, A., & Prochaska, J. X. (2024). QSO MUSEUM II: Search for extended Lyα emission around eight z ∼ 3 quasar pairs. Astronomy & Astrophysics.

本研究旨在探討物理關聯的類星體對周圍的延展萊曼 α 發射，以深入了解星系際介質的特性和宇宙網的結構。

從以下內容提煉的關鍵洞見

QSO MUSEUM II: Search for extended Ly$\alpha$ emission around eight $z \sim 3$ quasar pairs

by Eile... 於 arxiv.org 11-22-2024

https://arxiv.org/pdf/2408.16826.pdf

深入探究

類星體對周圍星系際介質的特性與單個類星體周圍的星系際介質有何不同？

根據這篇論文的研究，類星體對周圍的星系際介質 (IGM) 與單個類星體周圍的 IGM 相比，主要在以下兩個方面有所不同：

萊曼 α 星雲的形態： 類星體對周圍的萊曼 α 星雲形態更傾向於不對稱，且星雲的延伸方向通常指向類星體對中的另一個成員。這是因為類星體對通常位於宇宙網的節點，而節點之間通常由星系際氣體纖維結構連接。這些纖維結構中的冷氣體 (≈10^4 K) 會受到類星體輻射的影響，進而產生萊曼 α 發射線，形成我們觀測到的星雲。
萊曼 α 表面亮度輪廓： 類星體對周圍的萊曼 α 表面亮度輪廓可以用冪律來描述，但其斜率 (∼−1.6) 比單個類星體周圍的斜率 (∼−2) 更平坦。這意味著類星體對周圍的星系際介質密度更高，或者是由於類星體對所處環境密度較高，導致星系際介質對萊曼 α 發射的貢獻更大。

如果類星體對的角間距更近或更遠，萊曼 α 星雲的形態會如何變化？

這篇論文的研究表明，類星體對的角間距對萊曼 α 星雲的形態有一定的影響：

角間距較近的類星體對： 星雲的形態更容易受到兩個類星體輻射的共同影響，形成更為複雜的結構。同時，由於兩個星系暈的重疊，星雲的表面亮度輪廓可能會更加複雜，難以用簡單的冪律來描述。
角間距較遠的類星體對： 星雲的形態更容易呈現出兩個獨立的星雲結構，每個星雲都圍繞著一個類星體。但即使在這種情況下，星雲的延伸方向仍然會受到星系際氣體纖維結構的影響，指向另一個類星體。
然而，這篇論文的樣本數量有限，還需要更多觀測數據來驗證這些結論。

除了類星體對之外，還有哪些天體物理學現象可以用來研究宇宙網的結構？

除了類星體對之外，還有以下天體物理學現象可以用來研究宇宙網的結構：

星系團： 星系團是宇宙中最大的引力束縛結構，它們的形成和演化與宇宙網的結構密切相關。通過研究星系團的空間分佈、動力學特性以及星系際介質的性質，可以獲得關於宇宙網的重要信息。
萊曼 α 森林： 遙遠類星體的光線在傳播過程中會被星系際介質中的中性氫原子吸收，形成萊曼 α 森林。通過分析萊曼 α 森林的吸收線，可以探測星系際介質的密度、溫度和速度分佈，進而推斷宇宙網的結構。
弱引力透鏡： 宇宙網中的物質分佈會導致光線發生微弱的偏折，稱為弱引力透鏡效應。通過分析背景星系圖像的形狀畸變，可以重建宇宙網的物質分佈。
星系紅移巡天： 通過觀測大量星系的紅移，可以繪製出宇宙的三維地圖，揭示星系的空間分佈和宇宙網的結構。
這些方法各有優缺點，綜合利用這些方法可以更全面地理解宇宙網的結構和演化。