Абсорбция в линии 21 см в первичных флуктуациях плотности вещества на стадии их нелинейного сжатия

Максимальная глубина линии в зависимости от величины коэффициента сжатия k при r0 = 0.5 кпк (кривая 1) и

при r0 = 1 кпк (кривая 2).

Дубрович В.К., Грачев С.И.

Анализируются механизмы формирования абсорбции в спектре космического микроволнового фона(CMB) на частоте линии 21 см перехода между подуровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома водорода. Показано, что еще до вспышек первых звезд сильная нелинейность на стадии сжатия первичных флуктуаций плотности вещества может приводить к появлению значительной (по глубине) абсорбции. При этом основной эффект обусловлен нагревом вещества в определенном узком интервале температур при сжатии облака. Рассматривается стационарный перенос излучения в линии 21 см в среде, представляющей собой сжимающуюся первичную флуктуацию плотности вещества на заданном красном смещении z, которая моделируется однородным сферически-симметричнымоблаком в состоянии коллапса с адиабатическим изменением температуры газа. Для последователь-ности состояний облака с разными степенями сжатия рассчитаны частотные профили линии в потокеизлучения, выходящего из облака. В начальном состоянии задается радиус облака r_0, а плотность газасчитается равной средней космологической плотности для заданного красного смещения. Показано,что для отдельного облака на z = 20 при r_0 = 1 кпк и степени сжатия радиуса в 1.9 раза глубинаабсорбции в центре линии может достигать 0.9 K. При усреднении по ансамблю облаков центральнаячастота линии и ее ширина определяются деталями динамики эволюции флуктуаций. Original →