宇宙21厘米背景辐射与软X射线背景辐射的互相关
文献类型：期刊论文
| 作者 | 梁浚旻 |
| 刊名 | RESEARCH IN ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS
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| 出版日期 | 2016 |
| 卷号 | 16期号:8页码:132 |
| 关键词 | 宇宙学 再电离 21厘米辐射 X射线背景辐射 |
| ISSN号 | 1674-4527 |
| 英文摘要 | 宇宙中的第一代发光天体诞生在红移z ~ 30。这些天体发出的紫外和X射线辐射能有效地电离和加热它们附近的星系际介质（Intergalactic Medium，简称IGM）。随着发光天体逐渐增多，宇宙中IGM的平均电离度和温度逐渐升高。在z ~ 6，几乎所有的IGM都被电离。宇宙的这一阶段历程被称为宇宙再电离时期（Epoch of Reionization，简称EoR）。宇宙再电离涉及到很多宇宙学的基本问题，例如第一代恒星的物理性质、星系和大尺度结构的形成、与类星体有关的物理过程等等。探测再电离时期将能增进我们对早期宇宙的了解。 中性氢的21厘米谱线被认为是最具前景的再电离时期探测手段之一。这条谱线产生自基态氢原子的超精细跃迁。它对IGM的物理状态，例如温度、密度和电离度等十分敏感。再加上它自身携带的红移信息，我们可以用这条谱线研究IGM在再电离时期的演化过程，限制第一代发光天体的物理性质。另一方面，由于宇宙对能量 > 1 keV的光子透明，高红移X射线源发射的硬X射线光子，理论上会出现在今天观测到的软X射线背景辐射（Cosmic X-ray Background，简称CXB）中。因为来自再电离时期的21 厘米信号和SXB成分服从同一个密度场，所以我们预期它们具有相关性。我们的工作估算了21 厘米背景和软X 射线背景的互相关功率谱，并结合平方公里阵列（Square Kilometre Array，简称SKA）和大视场X射线望远镜（Wide Field X-ray Telescope，简称WFXT）的参数讨论了该互相关信号的可探测性。 本文的第一章将简单介绍宇宙再电离，以及与再电离有关的一些观测限制。并阐述本课题的研究动机。第二章将介绍我们所使用的半数值模拟程序21CMFAST，并详细说明我们如何生成高红移的21厘米背景，以及如何改进该模拟程序以产生来自再电离时期的软X 射线背景成分。我们还在该章节中阐明21 cm-SXB互相关角功率谱以及功率谱测量误差的计算方法。我们的计算结果将展示于第三章中。 我们的研究表明21 cm-SXB互相关功率谱的轮廓和强度对IGM的热历史和电离历史都很敏感。在~15% 的IGM被电离前，21厘米背景和软X 射线背景呈现正相关，之后变为反相关。反相关功率将在中性氢比例下降至0.2 - 0.5 时达到最大值。在宇宙再电离的中期和晚期，我们可以利用功率谱中的负功率“谷”来追踪电离泡的增长。但我们发现X射线观测中的仪器噪声过高，使得这一互相关信号目前很难被探测到。我们的计算结果显示，要获取再电离时期的21 cm-SXB 互相关功率谱，X射线望远镜的像素噪声要至少比WFXT 的低4 个数量级以上。 |
| 资助项目 | [National Natural Science Foundation of China] ; [973 Program] |
| 语种 | 英语 |
| 源URL | [http://ir.bao.ac.cn/handle/114a11/63064]  |
| 专题 | 中国科学院国家天文台 |
| 作者单位 | 中国科学院国家天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 梁浚旻. 宇宙21厘米背景辐射与软X射线背景辐射的互相关[J]. RESEARCH IN ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS,2016,16(8):132. |
| APA | 梁浚旻.(2016).宇宙21厘米背景辐射与软X射线背景辐射的互相关.RESEARCH IN ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS,16(8),132. |
| MLA | 梁浚旻."宇宙21厘米背景辐射与软X射线背景辐射的互相关".RESEARCH IN ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS 16.8(2016):132. |
入库方式： OAI收割
来源：国家天文台
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