Fluorescent rings in star-free dark matter haloes
Fluorescent rings in star-free dark matter haloes
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无恒星暗物质晕中的荧光环
DOI：
10.1093/mnras/stz1234
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发表时间：
2019
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
低质量暗物质(DM)晕中气体的光热阻止重子冷却，使晕中没有恒星。这些“暗”光晕中的气体仍然暴露在紫外线背景(UVB)中，因此预计会通过荧光复合线发出。我们给出了一套辐射传输模拟，模拟暗晕为具有DM晕势的流体静力平衡的球形气体云，以及在红移=0时与UVB处于热平衡状态的暗晕。我们使用这些模拟来预测${\mathChoose{{\Text{H}}\，{\Alpha}}{{\Text{H}}\，{\Alpha}}{{\Text{H}}{\Alpha}}{{\Text{H}}{\Alpha}}$中的表面亮度，我们发现，在≃109.5到109.5之间的窄质量范围内，它具有特征的环形晕形态。我们探索了这种发射是如何依赖于物理参数的，例如DM密度分布和UVB光谱。我们预测天空中荧光光晕的丰度，并讨论探测它们的可能策略。我们演示了如何使用对荧光环的详细观测来推断承载它们的光晕的性质，例如它们的密度分布和质量浓度关系，以及如何直接测量UVB幅度。
Photoheating of the gas in low-mass dark matter (DM) haloes prevents baryons from cooling, leaving the haloes free of stars. Gas in these ‘dark’ haloes remains exposed to the ultraviolet background (UVB), and so is expected to emit via fluorescent recombination lines. We present a set of radiative transfer simulations, which model dark haloes as spherical gas clouds in hydrostatic equilibrium with a DM halo potential, and in thermal equilibrium with the UVB at redshiftz= 0. We use these simulations to predict surface brightnesses in ${\mathchoice{{\text{H}}\, {\alpha }}{{\text{H}}\, {\alpha }}{{\text{H}}{\alpha }}{{\text{H}}{\alpha }}}$, which we show to have a characteristic ring-shaped morphology for haloes in a narrow mass range between ≃109.5and. We explore how this emission depends on physical parameters such as the DM density profile and the UVB spectrum. We predict the abundance of fluorescent haloes on the sky, and discuss possible strategies for their detection. We demonstrate how detailed observations of fluorescent rings can be used to infer the properties of the haloes which host them, such as their density profiles and the mass–concentration relation, as well as to directly measure the UVB amplitude.
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