Determining the primordial helium abundance and UV background using fluorescent emission in star-free dark matter haloes
Determining the primordial helium abundance and UV background using fluorescent emission in star-free dark matter haloes
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利用无恒星暗物质晕中的荧光发射确定原始氦丰度和紫外背景
DOI：
10.1093/mnras/stz3573
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发表时间：
2020
影响因子：
4.8
通讯作者：
Sykes C
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sykes C
原始氦质量分数YP的观测测量对于宇宙学和基本粒子物理学是有意义的。从${\text{H}\，\small {II}}$区域获得的当前测量值与标准模式预测的精度约为1%，尽管这些确定值可能受到系统不确定性的影响。这种可能性只能通过以新的方式独立测量氦丰度来测试。在这里，我们提出了一种新的方法来获得测量ofYPusing氢和氦的复合线发射从REionization-Limited HI云（REHICs）：原始的，富含气体，但无恒星的低质量暗物质晕，其存在的流体动力学模拟预测。虽然预计是不寻常的，本质上是微弱的发射，这些对象的原始组成和简单的物理性质使它们成为一个理想的实验室，以确定YP。我们提出了辐射传输模拟，以证明这种方法的有效性，发现在H和He线的发射比较，无论是通过其体积发射率，或综合性能，如表面亮度和总通量，可以用来推断YP。此外，我们表明，可用于提供一个全新的约束紫外背景的光谱斜率，并讨论了测量此斜率和原始氦丰度同时的可能性。
Observational measures of the primordial helium mass fraction,YP, are of interest for cosmology and fundamental particle physics. Current measures obtained from ${\text{H}\, \small {II}}$ regions agree with the Standard Model prediction to approximately 1 per cent precision, although these determinations may be affected by systematic uncertainties. This possibility can only be tested by independently measuring the helium abundance in new ways. Here, we propose a novel method to obtain a measurement ofYPusing hydrogen and helium recombination line emission from REionization-Limited HI Clouds (RELHICs): pristine, gas-rich but star-free low-mass dark matter haloes whose existence is predicted by hydrodynamical simulations. Although expected to be uncommon and intrinsically faint in emission, the primordial composition and simple physical properties of these objects make them an ideal laboratory to determineYP. We present radiative transfer simulations to demonstrate the effectiveness of this approach, finding that a comparison of the emission in H and He lines, either via their volumetric emissivities, or integrated properties such as the surface brightness and total flux, may be used to inferYP. Furthermore, we show that RELHICs can be used to provide an entirely novel constraint on the spectral slope of the ultraviolet background, and discuss the possibility of measuring this slope and the primordial helium abundance simultaneously.
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影响因子：
4.8
作者：
J. Miralda-Escudé;M. Rees
通讯作者：
J. Miralda-Escudé;M. Rees
使用硫作为金属丰度示踪剂测定原始氦丰度
DOI：
--
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
作者：
V. Fern'andez;E. Terlevich;Á. D́ıaz;R. Terlevich;F. Rosales
通讯作者：
F. Rosales
莱曼极限系统森林的成像
DOI：
10.1086/177707
发表时间：
1996
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
A. Gould;D. Weinberg
通讯作者：
D. Weinberg
DOI：
--
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
作者：
R. Cooke;M. Pettini;U. California;Santa Cruz;I. O. Astronomy;U. Cambridge
通讯作者：
U. Cambridge
影响因子：
14.1
作者：
R. Cooke;M. Fumagalli
通讯作者：
M. Fumagalli