With the Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), it is now possible to detect spatially extended Lyman α (Lyα) emission from individual faint (MUV ∼ −18) galaxies at redshifts, 3 < z < 6, tracing gas out to circum-galactic scales. To explore the implications of such observations, we present a cosmological radiation hydrodynamics simulation of a single galaxy, chosen to be typical of the Lyα-emitting galaxies detected by MUSE in deep fields. We use this simulation to study the origin and dynamics of the high-redshift circum-galactic medium (CGM). We find that the majority of the mass in the diffuse CGM is comprised of material infalling for the first time towards the halo center, but with the inner CGM also containing a comparable amount of mass that has moved past first-pericentric passage, and is in the process of settling into a rotationally supported configuration. Making the connection to Lyα emission, we find that the observed extended surface brightness profile is due to a combination of three components: scattering of galactic Lyα emission in the CGM, in-situ emission of CGM gas (mostly infalling), and Lyα emission from small satellite galaxies. The weight of these contributions vary with distance from the galaxy such that (1) scattering dominates the inner regions (r < 7 kpc), at surface brightness larger than a few 10−19 cgs, (2) all components contribute equally around r ∼ 10 kpc (or SB∼10−19), and (3) the contribution of small satellite galaxies takes over at large distances (or SB∼10−20).

中文翻译：

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用莱曼α发射追踪模拟的高红移环银河介质

使用多单位光谱探测器 (MUSE)，现在可以检测红移时单个微弱 (MUV ∼ -18) 星系的空间扩展莱曼α (Lyα) 发射，3 < z＜6，将气体追踪到环星系尺度。为了探索这些观测的影响，我们提出了一个单一星系的宇宙辐射流体动力学模拟，该星系被选为 MUSE 在深场探测到的典型的 Lyα 发射星系。我们使用该模拟来研究高红移环银河介质 (CGM) 的起源和动力学。我们发现弥漫 CGM 中的大部分质量是由第一次向晕中心下落的物质组成的，但内部 CGM 也包含相当数量的质量，这些质量已经通过了第一个中心通道，并且正在适应旋转支撑配置。与 Lyα 发射联系起来，我们发现观察到的扩展表面亮度分布是由于三个分量的组合：CGM 中银河 Lyα 发射的散射、CGM 气体的原位发射（主要是下落）和来自小卫星星系。这些贡献的权重随着距星系的距离而变化，因此（1）散射在内部区域（r < 7 kpc）中占主导地位，表面亮度大于几个 10-19 cgs，（2）所有分量在 r 附近的贡献相同∼ 10 kpc（或 SB∼10-19），和（3）小卫星星系的贡献在远距离（或 SB∼10-20）接管。我们发现观察到的扩展表面亮度分布是由于三个分量的组合：CGM 中银河系 Lyα 发射的散射、CGM 气体的原位发射（主要是下落）和小型卫星星系的 Lyα 发射。这些贡献的权重随着距星系的距离而变化，因此（1）散射在内部区域（r < 7 kpc）中占主导地位，表面亮度大于几个 10-19 cgs，（2）所有分量在 r 附近的贡献相同∼ 10 kpc（或 SB∼10-19），和（3）小卫星星系的贡献在远距离（或 SB∼10-20）接管。我们发现观察到的扩展表面亮度分布是由于三个分量的组合：CGM 中银河系 Lyα 发射的散射、CGM 气体的原位发射（主要是下落）和小型卫星星系的 Lyα 发射。这些贡献的权重随着距星系的距离而变化，因此（1）散射在内部区域（r < 7 kpc）中占主导地位，表面亮度大于几个 10-19 cgs，（2）所有分量在 r 附近的贡献相同∼ 10 kpc（或 SB∼10-19），和（3）小卫星星系的贡献在远距离（或 SB∼10-20）接管。