Patchy intergalactic HeII absorption in HE 2347-4342. - The possible discovery of the epoch of He-reionization
本文报道了利用HST上的GHRS（FWHM=0.7 A）观测类星体HE 2347-4342（z=2.885，V=16.1）中HeII 304 A的红移吸收。在HeII 304 A吸收的预期位置上，HE 2347-4342是迄今为止发现的紫外最亮的高红移类星体。我们发现，作为红移的函数的HeII不透明度是斑片状显示低HeII不透明度（空隙）和高HeII不透明度（槽）和没有检测到的流量的区域的光谱区域。与ESO 3.6米望远镜CASPEC Ly_alpha森林的高分辨率光谱相结合表明，空洞可以完全由具有中等N（HeII）/N（HI）比为100的Ly_alpha森林云吸收和湍流谱线增宽来解释，或者由具有N（HeII）/N（HI）=45的Ly_alpha森林和热增宽加上具有tau_GP_HeII= 100的扩散介质的组合来解释。0.3.因此，扩散介质的严格上限是在z=2.8时Omega_diff<= 0.02 h_50^（-1.5）。在槽中，需要额外的连续HeII 304 A不透明度τ> 2.8。在光致电离的情况下，槽需要密度接近Ω = 0.059 h_50^（-1.5）的扩散成分，即宇宙中所有的重子，这与观察到的空洞中不存在这种成分不一致。一个尝试性的解释是，我们观察到的时代部分氦再电离的宇宙补丁尚未再电离。在这种情况下，Omega_diff >= 1.3 10^（-4）h_50^（-1…
1997-07-15 astro-ph
A Direct Precision Measurement of the Intergalactic Lyman-alpha Opacity at 2<z<4.2
我们直接测量了星系际Lya有效光学厚度τ_eff在红移范围2<z<4.2内的演化，从86个高分辨率，高信噪比的类星体光谱样本中获得，这些光谱是用凯克的ESI和HIRES光谱仪以及麦哲伦的MIKE光谱仪获得的。这代表了一个改进，比以前的分析Lya森林从高分辨率光谱在这个红移间隔的一个因素的大小的数据集单独的两个。我们特别注意稳健的误差估计和广泛的测试系统的影响。我们发现，我们的估计类星体连续水平在Lya森林样条拟合得到系统偏置低，与红移增加的偏差的幅度，但这种偏差可以占使用模拟光谱。平均分数误差在z=2时<1%，在z=3时4%，在z=4时12%。先前在z>~3处对τ_eff的测量基于直接拟合Lya森林中的类星体连续体，通常忽略了这种影响，因此可能偏低。我们根据文献中的直接和统计金属去除结果，估计了Lya森林中金属的吸收水平，发现在z=3时，这种贡献约为6-9%，并随红移单调下降。我们的测量精度很高，在z=3附近，在宽度为Δ z=0.2的红移仓中达到了3%，这表明与最佳拟合的幂律红移演化（τ_eff=0.0018（1+z）^3.92，当金属留在其中时）有很大的偏离，特别是在z=3.2附近。观测到的向下偏离与Bernardi及其同事使用独立方法使用斯隆数字巡天光谱进行的精密统计测量中检测到的类似特征在统计上一致。
2008-07-25 astro-ph
Intergalactic H_2 Photodissociation and the Soft UV Background Produced by Population III Objects
我们研究了PopIII天体产生的电离和离解光子对周围星系际介质的影响。我们发现H_2光离解区的典型尺寸R_d ~ 1-5 kpc，小于z ~ 20-30处的源间平均距离，但比电离区大一个因子，其大小取决于发射光谱的具体性质。这意味着星系际H_2的清除发生在宇宙再电离完成之前。在相同的红移范围内，当考虑星系际H和H_2不透明度时，Lyman-Werner带的软紫外背景为J_LW ~ 1d-30 - 1d-27 erg cm^{-2} s^{-1} Hz^{-1}。这个值远低于PopIII天体对随后的星系形成的负反馈在该红移范围内有效所需的阈值。
1999-04-09 astro-ph
Evidence for Intergalactic Absorption in the TeV Gamma-Ray Spectrum of Mkn 501
最近对耀变体Mkn 501的HEGRA观测表明，在甚高能γ射线谱中存在强曲率。将从星系际红外背景辐射场（IIRF）的经验模型中导出的γ射线不透明度应用于这些观测，我们发现该源的本征谱在500 GeV - 20 TeV范围内符合幂律：dN/dE~ E^-α，α =2.00 +/- 0.03。在目前的同步加速器自康普顿方案中，Mkn 501的TeV光谱能量分布不随光度而变化，结合BeppoSAX和RXTE仪器观察到的X射线中的相关光谱可变发射，也独立地意味着内在光谱必须接近α =2。因此，观测到的光谱弯曲最容易理解为星系际吸收的结果。
1999-04-05 astro-ph
Simulating the effects of intergalactic grey dust
使用高分辨率宇宙流体动力学模拟，我们提出了一种方法来约束灭绝由于星系际灰尘埃的基础上观测到的遥远IA型超新星的星等。我们应用几个简单的处方，涉及星系际尘埃密度的气体密度在模拟中，从而获得的尘埃粒子，可以直接比较所观察到的超新星星等分布。我们的分析是敏感的灰色尘埃的空间分布，但不依赖于其内在的属性，如其不透明度或粒度。我们提出了一个应用我们的技术的超新星数据Perlmutter等人，他们发现，他们的高红移样本比非加速低密度宇宙的预期要暗0.2个星等。我们发现，灰尘的分布必须相当平稳，例如，追踪星系间气体更现实的尘埃分布，如尘埃跟踪金属密度，是不一致的观察在1.5-2西格玛水平。即将进行的观测和改进的尘埃分布模型应该会对星系间灰尘灭绝产生更强的约束。
2000-02-23 astro-ph
Galaxies and Intergalactic Matter at Redshift z~3: Overview
我们提出的第一个结果，从调查的相对空间分布的星系，星系际中性氢，和星系际金属在高红移。我们获得了8个亮类星体在3.1<z<4.1处的高分辨率光谱和431个Lyman-break星系（LBG）在稍低红移处的光谱红移。将星系的位置与类星体光谱中的吸收线进行比较，结果表明，在r<0.5 h ^-1的LBG共动Mpc范围内，星系际介质中的中性氢含量低于全球平均值，而在稍大的距离1<r<5 h^-1的LBG共动Mpc范围内，中性氢含量高于平均值。z~3处最大超密度内的星系际介质富含中性氢和CIV，推测到z~0时将演变成团内介质。在距离LBG很近的地方没有HI吸收似乎不太可能仅仅是由它们发射的莱曼连续辐射产生的;它可能表明星系的超新星驱动风在数亿年内保持着大约600 km/s的外流速度，并赶走了附近的星系际气体。我们目前的关联函数的星系与莱曼α森林通量递减，与CIV系统，和与其他星系。我们描述了与阻尼莱曼-α系统和星系际氦不透明度的星系协会。观测到的星系与星系际金属的强烈相关性支持了莱曼破裂星系的风丰富了周围环境的想法。
2002-10-14 astro-ph
The Gunn-Peterson effect and the Lyman alpha forest
我们表明，在一个随机的大尺度速度场的空间相关性，否则光滑的星系际介质（均匀同动密度）叠加在一般哈勃流上，可能导致类星体光谱中的“线状”结构，类似于通常归因于10^{11} <= N（HI）<= 5*10^{13} cm^{-2}的单个云的不饱和Ly-alpha森林线的总体。因此，在弥漫的星系际介质和离散的星系际云之间没有明确的观测区别。由此可见，如果从类星体高分辨率光谱中视连续区附近观测到的强度分布来确定弥散星系际介质中的高密度，可能会大大低估它。假设哈勃常数H = 70 km s^{-1} Mpc^{-1}，我们的初步估计表明，在z = 3时，弥散中性氢不透明度tau_{GP} = 0.3，当前重子密度Omega_{IGM} = 0.08$。
1997-10-10 astro-ph
Constraints on the metagalactic hydrogen ionization rate from the Lyman-alpha forest opacity
了解导致宇宙再电离的来源是观测宇宙学的一个关键目标。之间的差异已经存在的metagalactic氢电离率，伽玛_HI，预测早期流体动力学模拟的莱曼-α森林，如果缩放到适当的假设IGM温度，当从邻近效应预测的值相比。基于对Lyman-alpha森林不透明度的流体动力学模拟，我们提出了红移范围2<z<4的Gamma_HI的新估计.在目前的和谐宇宙学，并假设更新的类星体发射率，大量的贡献，从年轻的恒星形成星系的紫外线背景似乎需要在整个红移范围。我们的研究结果与邻近效应的低端估计一致。研究还发现，电离率的误差主要是由星系际介质的热状态和金斯尺度的均方根波动幅度的不确定性。
2005-04-20 astro-ph
On the interpretation of the He II absorption in the line of sight of Q0302-003
我们指出Q 0302 -003的视线的特殊性，它最近被用来估计在$z \sim 3.285$的He II不透明度。这条视线包含了莱曼$α$云中的一个大空洞，在用于He II不透明度观测的区域中，空洞被认为是由前景类星体的电离辐射造成的（Dobrzycki和Bechtold 1991）。如果这是真的，那么来自前景类星体的辐射在用于估计He II不透明度的区域中比漫射UV背景辐射更相关。我们认为，在这种情况下，所观察到的不透明度不应该被用来把约束的漫射紫外背景辐射。利用类星体的典型光谱指数，我们估计，大多数观察到的He II不透明度必须是由于Gunn-Peterson效应，并建议H I Gunn-Peterson测试沿这条视线。我们进一步讨论了星系际介质在Q 0302 -003附近的块状的观测建议。
1995-10-04 astro-ph
Absorption of High Energy Gamma-Rays by Low Energy Intergalactic Photons
根据我们以前提出的技术，我们已经使用了最近的伽马射线观测Mrk 421放置理论上重要的限制和可能的估计的星系际红外辐射场（IIRF），这是符合正常的银河系红外生产的恒星和尘埃，并排除外来机制提出产生一个更大的IIRF。利用从微波到紫外的低能星系际光子谱模型，计算了星系际空间对γ射线的不透明度随能量和红移的变化。这些计算表明，最近在CGRO上的EGRET实验观测到的GeV伽马射线暴起源于小于约1.5的红移。
1995-01-18 astro-ph hep-ph
Physical Properties of the Lyman Alpha Forest in a Cold Dark Matter Cosmology
我们讨论的起源和物理性质的Lya森林吸收系统中发现的星系际介质在一个标准的冷暗物质宇宙学（Ω =1，H 0 =50 km/s/Mpc，sigma_8=0.7）的流体动力学模拟。Lya森林的系统结构在形态上跨越了很宽的范围，这取决于密度对比。森林云的吸收特性与它们产生的底层物理系统的吸收特性密切相关。最高的柱密度系统（log N_HI > 15）对应于高度过密的球状结构，中等柱密度系统（13 < log N_HI < 14）对应于细丝，而最低密度吸收系统起源于几兆秒差距的欠密区域内的离散波动，宇宙微空隙。大部分的星系际HeII不透明度来自于这些密度不足的区域。我们能够完全通过离散系统的吸收来解释我们合成光谱中的光学深度分布。我们发现，几乎所有的重子在模拟片段的结构，我们可以确定与离散的吸收线，最多有5%的剩余在一个平稳分布的组件（冈恩-彼得森效应）。我们比较我们的结果与云电离参数推断凯克HIRES测量的碳和硅在Lya森林。结合平均星系际HI不透明度测量所施加的约束，我们发现在z=3-3.5时，0.03 < Omega_b < 0.08，0.3 <（Gamma_HI/ 10^-12 s^-1）< 1。
1997-06-10 astro-ph
The extragalactic optical-infrared background radiations, their time evolution and the cosmic photon-photon opacity
光学和红外背景辐射是高能粒子在空间传播过程中能量损失的一个相关原因。特别是，TeV观测与河外源切伦科夫望远镜的影响，由于非常高的能量源的光子与背景光的相互作用的不透明度的影响。为了尽可能详细地评估这些不透明度项，我们使用有关宇宙中从远紫外到亚毫米波长的宇宙源在广泛的宇宙时代的可用信息，对河外光学和红外背景进行了建模。我们利用了相关的宇宙学调查数据-包括数计数，红移分布，光度函数-从地面天文台在光学，近红外，亚毫米，以及来自空间望远镜，HST，ISO和斯皮策的多波长信息。通过专门的飞行任务（COBE）对河外背景的直接测量或上限使用了其他限制。所有的数据进行了拟合和插值与多波长后向演化模型，使我们能够估计的背景光子密度和红移的演变。从红移相关的背景光谱，光子光子不透明度的高能量发射源在任何红移计算。同样的结果也可以用来计算星系际空间中任何涉及与背景光子相互作用的过程（如宇宙射线粒子的散射）的光学深度。我们已经应用我们的光子-光子不透明度估计的光谱数据在TeV的能量上的几个BLAZAR特别感兴趣的分析。[删节]
2008-06-16 astro-ph
A Statistical Analysis of Intergalactic Medium Transmission Approaching Reionization
我们使用流体动力学宇宙学模拟在一个9.6兆秒差距的盒子探索星系际介质（IGM）transmittance从z=2通过时代的再电离的演变。再电离是通过紫外线背景（UVB）实现的，其中包括不断演变的恒星和类星体源种群。我们构建和分析无噪声的合成HI Lya吸收光谱沿视线通过我们不断发展的盒子，并找到一个平滑的演变的有效光学深度下的幂律时代的再电离。进入再电离时期，平均透射通量（MTF）和方差的平均透射通量急剧偏离一个平滑的演变，因此这样的观测值有很大的误差幅度。尽管在推断的再电离配置文件从光谱的统计不确定性，一个不透明的相变的IGM的结束相关以及与红移时，传输通量的平均值和方差迅速偏离后再电离配置文件。然而，需要一个无法获得的视线数量，以允许估计的MTF小于10%的相对误差幅度。除了光传输，我们比较预测的暗隙长度分布与观测。我们发现，这一统计是敏感的光谱分辨率在再电离红移，但总体上与Songaila和Cowie（2002）的结果。最后，我们得出了一个间隙内的平均光学深度和间隙的大小之间的正相关性，试图将“透射统计”的IGM的高红移研究中的“暗间隙统计”。
2004-12-10 astro-ph
The Nature of the Ionising Background at z=2.5-5
利用辐射转移计算和结构形成的宇宙学模拟，我们研究了在红移区间2.5< z <5的宇宙紫外（UV）背景的性质的约束。我们的方法利用观测估计的不透明度的氢和单电离氦在星系际介质在这一时期。特别是，我们模型的硬紫外线辐射源，即类星体的He II的再电离，并推断我们的参数化的人口从观测估计的He II莱曼α森林的不透明度的值。接下来，我们估计的光电离率H I从这些来源，并发现它们的贡献电离背景是不够的，以占测量的不透明度H I莱曼-α森林在红移z 3。这促使我们在电离背景中加入一个柔软的恒星成分，以提高氢的光电离率，但这对He II的不透明度影响可以忽略不计。为了同时匹配观测估计的H I和He II的不透明度，我们发现，星系和类星体必须同样有助于H I在z~ 3的电离背景。
2002-06-25 astro-ph
Effect of the intergalactic environment on the observability of Ly-alpha emitters during reionization
高红移Ly-alpha源的观测是研究高红移宇宙的主要工具。我们讨论了再电离星系际介质对Ly-alpha源的可观测性的影响，基于早期结构形成与辐射转移的大型模拟。这考虑到自洽的再电离历史，密度，速度和电离结构和非线性源集群。我们发现，所有领域是高度各向异性的，因此有非常大的变化，在不同的视线之间的不透明度。入射速度和源特有速度对光源的影响最大，它们影响谱线轮廓，降低光度函数的亮端。线轮廓通常是不对称的，并且由于局部IGM的高密度，光源的线中心总是被吸收。对于发光源和平均源，阻尼翼效应的大小相似，并且直到相当晚的时候仍然很重要。在高密度峰周围的电离补丁中的电离通量通常强烈占主导地位，特别是在后期，由微弱的源集群，而不是中央的大质量星系。IGM吸收对高红移源的关联函数没有明显的影响。我们推导出的光度函数假设恒定的质光比，提供了一个很好的匹配，在z=6.6与α =-1.5的暗端斜率观测到的光度函数的形状。由此产生的质光比意味着大多数负责再电离的源太微弱，无法通过当前的调查观察到。（节略）
2008-09-28 astro-ph
The observed ionization rate of the intergalactic medium and the ionizing emissivity at z >5: Evidence for a photon starved and extended epoch of reionization
我们使用了一个大的流体动力学模拟，结合从文献中采取的IGM的莱曼α不透明度的测量，以获得强大的估计每个氢原子在z=5和6的光电离率。我们发现光电离率下降了2和4的因素，分别与我们最近的测量在z = 2 - 4。已知源在z=5和6时发射的电离光子数，基于探测极限以下的源数的外推和电离发射率与1500埃时观测到的光度密度之间关系的标准假设，如果星系电离光子的逃逸分数很大，（>= 20%）。与此相反的说法可能是由于采用了过高的电离氢聚集因子值。利用电离光子平均自由程的物理假设，我们对光电离率的测量可以转化为对电离发射率的估计。在同动单位中，推断出的电离发射率在红移范围2-6内几乎是恒定的，对应于在对应于z=6时宇宙年龄的时间间隔内，每个氢原子发射1.5-3个光子。这有力地表明，再电离的时代是光子饥饿和延长。[删节]
2007-08-20 astro-ph
Probing the Intergalactic Medium with the Lyman alpha forest along multiple lines of sight to distant QSOs
本文提出了一种在宇宙学背景下，对星系际介质（IGM）沿多条视线（LOS）到遥远类星体的Lyalpha不透明度分布进行解析计算的有效方法。这种方法充分考虑了在暗物质分布的大尺度模式中LOS和宇宙方差之间的预期相关性。在红移z~2->3处发现了强相关，扩展到~300 kpc（适当）和更多，与观测一致。这些相关性进行了研究，使用的互相关系数和交叉功率谱的通量分布沿不同的LOS，并通过识别符合的吸收功能与Voigt配置文件拟合例程。如果IGM的温度和温度密度关系可以独立确定，则可以用LOS之间的互相关系数来约束功率谱的形状参数Gamma。我们还提出了一种新的技术来恢复的三维线性暗物质功率谱通过集成超过1D通量互谱，这是互补的通常的“分化”的1D自谱。互功率谱受在不同LOS中不相关的误差的影响要小得多，就像连续拟合引入的误差一样。因此，在相邻的LOS通量相关性的调查，应允许扩展的暗物质功率谱与Lyalpha森林的研究，以显着更大的规模比可能与通量自动功率谱。如果误差主要由宇宙方差决定，那么30对1-2弧分的间隔应足以确定60 Mpc/h尺度下的1D互谱，精度约为30%。
2001-10-18 astro-ph
Intergalactic Helium Absorption in Cold Dark Matter Models
HUT和HST的观测最近发现了两个高红移类星体沿视线的HeII吸收。我们使用宇宙学模拟与气体动力学研究HeII吸收的冷暗物质（CDM）理论的结构形成。我们考虑了两个具有不同归一化的Ω = 1的CDM模型和一个Ω = 0.4的CDM模型，它们都包含了Haardt和Madau（1996）计算的光致电离紫外背景光谱。模拟的气体分布，结合H & M光谱形状，占相对观测值的taubar_HI和taubar_HeII，HI和HeII吸收的有效平均光学深度。如果背景强度和H & M预测的一样高，那么匹配Taubar_HI和Taubar_HeII的绝对值需要一个比我们假设的Omega_b h^2 = 0.0125大的重子丰度（对于各种CDM模型，是1.5~3倍）。模拟再现了Taubar_heII在观测到的红移范围内的演化，2.2 <z <3.3，如果HeII的光电离率保持大致恒定。在CDM模拟HeII吸收产生的扩散，波动，星系间介质，这也引起了HI ly-alpha森林。大部分的HeII不透明度出现在欠致密的区域，在那里的HI光学深度非常低。我们计算的HeII和HI吸收，可用于测试CDM模型的统计特性，并区分它们从一个替代方案中，其中的HeII吸收是由离散的，紧凑的云。CDM方案预测，大量的重子物质存在于高红移的低密度区域。HeII的吸收是探测这种极度弥散的星系际气体的唯一灵敏的探针，因此它可以为…
1997-05-26 astro-ph
Detection of He II reionization in the SDSS quasar sample
宇宙的膨胀导致星系际介质（IGM）的平均氢Ly-alpha不透明度τ（τ（1+z）^{3.8}）在红移4和3之间迅速下降。IGM的温度演化和He II不透明度的测量都表明He II在这个红移范围内重新电离。我们使用流体动力学模拟表明，与He II再电离的温度升高导致周围的再电离时代的τ相对突然减少~ 10%.We发现明确的证据，这样的功能在τ的演化确定从样本的~ 1100类星体从SDSS。He II再电离开始于红移~ 3.4，并持续（Δ z）~ 0.4。IGM温度的增加也解释了在高分辨率光谱中测量的氢吸收线的宽度。
2002-06-25 astro-ph
Resolving the Structure of Ionized Helium in the Intergalactic Medium with the Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer
类星体光谱中的中性氢和电离氦吸收是早期宇宙结构的独特探针。我们目前的远紫外光谱探测器的视线类星体HE 2347 -4342在1000-1187 A波段的分辨率为15000。我们解决的He II Ly α吸收作为一个离散的森林的吸收线在红移范围2.3至2.7。这些特征中约有50%具有柱密度log N（HI）> 12.3的H I对应物，这解释了He II Ly alpha中观察到的大部分不透明度。He II与H I柱密度比的范围从1到>1000，平均值约为80。<100的比值与吸收气体的光致电离一致，这是由类星体的积分光产生的硬电离光谱造成的，但在许多地方>100的比值表明来自星暴星系或严重过滤的类星体辐射的额外贡献。没有H I对应物的He II Ly α吸收体的存在表明即使在低密度区域也存在结构，这与通过引力不稳定性形成结构的理论预测一致。
2001-08-09 astro-ph
A Study of the Reionization History of Intergalactic Helium with FUSE and VLT
我们获得了类星体HE 2347 -4342的高分辨率VLT和FUSE谱，研究了红移z=2.0-2.9的星系际介质的性质。高质量的光谱使我们能够识别出约850种氦II吸收组分，其柱密度在N~ 5 × 10^11 ~ 10^18 cm^-2之间。再处理的FUSE光谱将HeII吸收的波长覆盖范围向下扩展到920 A的观测波长。大约1400 HeII吸收组件被确定，包括917 HeII Ly-alpha系统和他们的一些HeII Ly-beta，Ly-gamma和Ly-delta对应物。HeII的电离结构很复杂，大约有90种在氢光谱中没有检测到的成分。这些成分可能代表了软电离源的效应。Eta=N（HeII）/N（HI）的比值从1到1000多不等，中值为62，其分布与类星体的内禀光谱指数一致。这表明主要的电离场来自于累积的类星体辐射，还有其他软源的贡献，如恒星形成区和被遮蔽的活动星系核，它们不包含氦。我们发现，在Eta的演变朝着较小的值在较低的红移，软组件的逐渐消失。在红移z>2.7时，HeII不透明度的大而有限的增加，Tau=5+/-1，表明我们正在观察一个开始于更早时期的再电离过程的结束阶段。未混合谱线的吸收曲线拟合表明，氢离子和He^+离子之间的速度相当。当氢柱密度N<3 × 10^12 cm^-2时，森林线的数量相对于幂律表现出明显的不足，当N=10^11 cm^-2时，森林线的数量可…
2003-12-20 astro-ph
The Fluctuating Intergalactic Radiation Field at Redshifts z = 2.3-2.9 from He II and H I Absorption towards HE 2347-4342
我们提供了一个深入的分析，在星系际介质（IGM）中的He II和H I的吸收，红移z = 2.3-2.9向HE 2347-4342，使用光谱从远紫外光谱探测器（FUSE）和紫外-可见光谱仪（UVES）的VLT望远镜。在我们早期研究的基础上（Kriss等，2001，Science，293，1112），我们在此集中讨论两个主要课题：（1）η = N（He II）/N（H I）比值的小尺度变化（Δ z = 10^-3）;（2）在（H I）Ly-alpha分布中观察到的高η吸收体（软辐射场）与空隙的相关性。这些效应可能反映了电离源在1 Mpc尺度上的波动，以及通过非透明IGM的辐射转移，该IGM的不透明度变化控制着1-5 ryd辐射在30-40 Mpc距离上的穿透。由于光子统计和背景，我们可以在0.1 < tau（HeII）< 2.3和0.02 < tau（HI）< 3.9的范围内测量光学深度，并在0.1至460的范围内可靠地确定eta = 4 tau（HeII）/tau（HI）的值。η = 20-200的值与观测到的光谱指数α_s = 0-3的类星体的光电离模型一致。eta > 200的值可能需要来自星暴星系、严重过滤的类星体辐射或密度变化的额外贡献。eta < 30的区域可以指示局部硬源的存在。我们发现，η是较高的“空”的区域，其中H I是弱或未检测到的和80%的路径长度具有η> 10…
2003-09-23 astro-ph
Extragalactic Absorption of High Energy Gamma-Rays
高能伽马射线被星系际低能光子的成对产生吸收预计会在河外源的光谱中产生高能截止，这是红移的敏感函数。我们首先讨论了预期的吸收系数作为能量和红移的函数导出的Stecker和De Jager利用一个新的经验为基础的计算的星系际红外辐射场的光谱能量分布的Malkan和Stecker。然后，我们讨论的事实，新的数据上的高能量伽马射线源Mrk 501似乎显示星系间的吸收量预测。这个新的HEGRA数据的含义，如果他们被证实，是这个源的天体物理学意义重大，这意味着（1）有没有显着的内部吸收源，（2）发射的物理产生的能量超过20 TeV的幂律谱。作为星系际吸收的进一步测试，我们给出了PKS 2155-304的预测光谱，包括吸收。这个XBL的红移为0.12，是在0.3 TeV以上能量下观测到的最高红移源。在Salamon和Stecker的处理之后，我们还讨论了在更高的红移（达到$z=3$）下宇宙的伽马射线不透明度的确定。
1999-04-29 astro-ph hep-ph
Spectral Analysis of the Lyman Alpha Forest in a Cold Dark Matter Cosmology
我们模拟的Lya森林在一个标准的CDM宇宙中使用2级层次网格代码的发展的黑暗和重子物质组件自洽。我们采用Haardt & Madau（1996）对超星系紫外辐射背景的估计，求解了氢和氦的含时电离方程。我们比较我们的模拟结果与测量性能的Lya森林通过构建合成光谱，我们分析的方式类似的观察者所使用的方法。在10^{12} < NHI < 10^{16}的柱密度范围内，我们得到的HI柱密度和多普勒参数分布与Keck HIRES和早期高光谱分辨率观测的结果非常一致。特别是，我们发现一个幂律列密度分布持续到最低值的HIRES测量报告，与不完全校正的意见。我们发现云数密度和不透明度的演变与所观察到的演变相当。我们还比较了星系际HeII不透明度的测量值。我们的结果需要一个比Haardt & Madau估计低4倍的HeII电离背景，对应于α_Q = 1.8 - 2的软内禀类星体谱。
1997-03-22 astro-ph
Absorption of High Energy Gamma Rays by Interactions With Starlight Photons in Extragalactic Space at High Redshifts and the High Energy Gamma-Ray Background
我们计算了10-500 GeV的高红移γ射线的吸收。这个计算需要确定星系际星光光子场的高红移演化，包括它的红外-紫外光谱能量分布。为了估计这一演变，我们遵循了最近的分析秋季，夏洛特和裴给出的结果与最近的数据一致。我们给出了我们的结果作为红移的函数的γ射线不透明度的红移为3。我们也给出了预测的伽玛射线光谱选定的耀变体，并给出了河外未解决的耀变体背景光谱高达500 GeV。我们的结果表明，由于星系际吸收，该背景在20 GeV以上应该显着变陡。未来对这种变陡的观测将为耀变体背景起源假说提供一个检验。我们用我们的结果讨论了伽马射线暴的红移上限。我们注意到，EGRET观测到的1994年2月17日的爆发必定起源于小于2的红移。我们还使用我们的估计的背景，以确定多GeV的伽马射线线的可观测性，从湮灭的超对称暗物质粒子的星系晕。
1997-04-16 astro-ph
STIS Observations of He II Gunn-Peterson Absorption Toward Q0302-003
利用哈勃空间望远镜上的空间望远镜成像光谱仪，在1.8A分辨率下观测到了遥远类星体Q 0302- 003（z=3.286）的紫外光谱（1145- 1720 A）。获得了23，280 s的总积分时间。该光谱清晰地描绘了Gunn-Peterson HeII吸收槽，由HeII Lya产生，沿着红移范围z=2.78-3.28的视线。它的解释是通过基于HI Lya森林的Keck HIRES光谱（由A. Songaila和M. Rauch和W. Sargent）。我们发现，附近的类星体HeII Lya吸收产生的离散云，没有显着的扩散气体，这是由于HeII的“邻近效应”，其中类星体完全电离他在弥漫的星系际介质，但不是他在密集的云。用两种不同的方法计算了在z~3.15处的平均HeII Lya不透明度τ ≥ 4.8。在z=3.18附近的HI Lya森林中的Dobrzycki-Bechtold空洞中，平均HeII不透明度τ =4.47^{+0.48}_{-0.33}。如此大的不透明度需要漫射气体成分以及软UV背景光谱的存在，其软度参数定义为HI中的光电离率与HeII中的光电离率之比，S=Gamma^J_HI/Gamma^J_HeII~=800，表明恒星的贡献很大。在z=3.05，有一个明显的区域，高HeII Lya传输最有可能出现在一个区域，其中氦是双重电离的离散本地源，很可能是活动星系核。在红移z<2…
1999-11-11 astro-ph
Small Scale Structure in the Universe and the Distribution of Baryons at High Redshift
我们简要地讨论了莱曼α森林观测测量宇宙学参数的相关性，比较高Z类星体光谱的性质与人工光谱的流体动力学模拟，基于层次宇宙学。特别是，我们描述了一个测量的重子含量的宇宙通过匹配的平均不透明度的莱曼α森林从模拟到观察到的一个新的数据集观察到的凯克望远镜。然后，我们报告的搜索可能的小尺度结构的星系际介质，可能是目前的宇宙学模拟解决。观测透镜类星体光谱中的柱密度梯度，我们发现典型的星系际气体云在0.1千秒差距尺度上至少在4%的水平上是无结构的。将透镜吸收的研究扩展到更高的柱密度，我们开始对高红移星系内部的速度场进行采样。在相距仅几百秒差距的视线之间，发现了柱密度（50%量级）和投影速度（数十公里/秒）的显著差异，我们可能正在观察早期星际介质的结构。
1997-09-14 astro-ph
The High-Redshift He II Gunn-Peterson Effect: Implications and Future Prospects
吸收由于氦II Ly-alpha已被检测到在红移z = 2.74-3.29之间的四个类星体的光谱中的低分辨率。我们评估这些观测，特别注意电离背景辐射的辐射转移，云漫发射和电离物理，和统计波动。我们使用高分辨率的观测HI吸收类星体得到改进的模型的星系际介质（IGM）的不透明度，并使用这些模型来计算HI和HeII光电离历史的光学薄和自屏蔽云，和平均线覆盖贡献HeII吸收。在z = 2-4时，得到的电离率γ（HI）=（1-3）x10^-12 s^-1，与从邻近效应推断出的电离背景强度一致，但仍大于通过对Lya吸收体分布的N体流体动力学模拟推断出的电离背景强度。HeII的观测结果与来自N（HI）> 10^12 cm^-2的云层的线覆盖一致，尽管来自更弥散的IGM的贡献有助于解释观测到的不透明度。我们计算了预期的HeII光学厚度，并研究了云数和电离辐射场变化引起的相当大的波动。我们评估如何氦II吸收约束的电离辐射的强度和光谱和占主导地位的来源（类星体和星爆星系）的分数的贡献。最后，我们演示了如何高分辨率的紫外线观测可以区分吸收从弥漫IGM和Lya森林云，并确定电离背景的来源。
1998-02-18 astro-ph
Gamma-Ray Absorption at High Redshifts and the Gamma-Ray Background
我们目前的计算结果的吸收10-500 GeV的γ射线在高红移。这种计算需要确定星系际光子场全谱能量分布的高红移演化。为此，我们主要遵循Fall，Charlot和Pei最近的分析。我们给出了我们的结果作为红移的函数的γ射线不透明度的红移为3。然后，我们给出预测的伽玛射线光谱选定的耀变体，并将我们的结果从未解决的耀变体的背景上的能量为500 GeV。吸收效应的预测显着陡峭的背景光谱高于20 GeV。我们的吸收计算可以用来限制伽马射线暴的红移。我们的背景计算可以用来确定多GeV线从暗物质中性伴子粒子的可观测性。
1997-05-30 astro-ph
The Metagalactic Ionizing Radiation Field at Low Redshift
我们计算了低红移的电离辐射场，所产生的西弗特，类星体，和星暴星系。这个计算结合了最近的塞弗特光度函数，外推紫外线通量从我们的IUE AGN数据库，和一个新的星系际不透明度模型的基础上哈勃太空望远镜和凯克Ly-alpha吸收调查。在z = 0的情况下，我们对活动星系核在1 Ryd处的比强度的最佳估计是I_0 = 1.3（+0.8/-0.5）x 10^-23 ergs/cm^2/s/Hz/sr，与H_0、Omega_0和λ无关。单侧电离光子通量为Phi_ion = 3400（+2100/-1300）光子/cm ^2/s，当α_s = 1.8时，H I光电离率为Gamma_HI = 3.2（+2.0/-1.2）x 10^-14 s^-1。我们还推导出z = 0 - 4时的Gamma_ HI。这些误差范围反映了电离极紫外（alpha_s = 1.8 +/- 0.3）和光学/紫外（alpha_UV = 0.86 +/- 0.05）光谱指数、IGM不透明度模型、Seyfert光度范围（0.001 - 100 L*）和光度函数完整性的不确定性。我们的估计值比从外部云的H-α观测中获得的电离背景的最严格上限（Φ_ion < 10^4光子/cm ^2/s）低三倍，并且在其他间接测量所暗示的范围内。具有足够大的莱曼连续体逃逸分数（f_ esc > 0.05）的星暴星系可以提供与活动星系核相当的背景，I…
1999-07-09 astro-ph
The First Stars and Quasars in the Universe
在第一批恒星和低光度类星体形成的时期，宇宙从近乎光滑的初始状态到今天的clusional状态发生了转变。对于冷暗物质宇宙学，第一个重子物体产生的辐射预计将在z=10-20时覆盖宇宙，因此在<10度的角标度上将微波各向异性的振幅抑制10%。未来的微波各向异性卫星将能够探测到这种特征。早期恒星群体的金属生产和混合为星系际介质中红移z<5的金属丰度（~1%太阳）提供了一个自然的解释。下一代太空望远镜（NGST）将能够直接拍摄这些恒星发出的“第一束光”。凭借其nJy的灵敏度，NGST预计在z>10时每平方角分可以探测到>10^3个星团。然而，最明亮的光源可能是早期的类星体。来自爱丁顿光度、10^6太阳质量、z=10的黑洞的红外通量在1微米处为10 nJy，很容易用NGST探测到。一个辐射效率为10%的黑洞将其质量增加一倍所需的时间相当于z=10时哈勃时间的十分之一以上，因此，在这个红移处，所有拥有中心黑洞的系统中，有相当一部分看起来是活跃的。所有源的红移都可以从它们光谱中的莱曼极限突破来确定，这与NGST波长范围重叠，1-3.5微米，10<z <35. Absorption spectra of the first generation of star clusters or quasars would reveal the reionization history of the U…
1997-04-30 astro-ph
Direct Measurement of Cosmological Parameters from the Cosmic Deceleration of Extragalactic Objects
由于宇宙的减速，所有宇宙学源的红移在一个世纪内以几m/s的系统速度漂移。预测的速度漂移与源红移的函数关系可以用来验证其宇宙起源，并直接测量宇宙学参数，如物质和真空的密度参数、Omega_M和Omega_Lambda以及哈勃常数H_0。例如，最近在行星搜索中使用的现有光谱技术能够发现这种量级的速度变化。宇宙减速信号可能是通过两个观测100个类星体相隔十年，与凯克10米望远镜上的HIRES仪器。这个信号会以星系际介质印刻在类星体光谱上的莱曼-阿尔法森林模板的整体红移变化出现。减速幅度在整个天空中应该是各向同性的。宇宙信号被特殊的加速度或局部效应所污染，可能是可以忽略的。
1998-02-11 astro-ph
The Infuence of Omega_baryon on High-Redshift Structure
我们在三个流体动力学模拟中分析了高红移结构，它们具有相同的初始条件和宇宙学参数，不同之处仅在于重子密度参数Omega_b=0.02，0.05，0.125。增加Omega_b并不改变星系际介质扩散相（非冲击相）中重子的比例，但它增加了冷却速率，从而使一些重子从冲击星系际相转移到与星系相关的凝聚相。如果调整紫外背景强度使森林的平均不透明度与观测值相匹配，莱曼α森林吸收的预测几乎不受Omega_b变化的影响。所需的紫外背景强度为Ω_b ^[1.7]，较高的光电离率会提高低密度区域的气体温度。阻尼Lyman-alpha吸收和Lyman极限吸收都随Omega_b的增加而增加，但阻尼吸收的影响更强，且在z=4时比z=2-3时弱。高红移星系中的冷气体和恒星质量的增长速度比欧米茄b快，但比欧米茄b ^[2]慢，全球恒星形成速率的比例约为欧米茄b ^[1.5]。在更高的Omega_b模型中，在暗物质晕维里半径范围内的重子物质比例通常高于普适比例，表明气体动力学和冷却会导致重子在维里化系统中的过度表现。总的来说，我们的结果意味着一个相当直观的图片的影响Omega_b的高红移结构，我们提供的标度，可用于估计的影响Omega_b的不确定性的流体动力学模拟的预测。
2001-07-16 astro-ph
Evidence for a Cosmological Stromgren Surface and for Significant Neutral Hydrogen Surrounding the Quasar SDSS J1030+0524
一个明亮的类星体位于高红移（z > 6）的致密中性星系际介质（IGM）中，将被一个大的宇宙学斯特龙格伦球所包围。然后，类星体的光谱将显示共振莱曼线吸收的急剧增加，其波长接近或短于斯特罗姆格伦球沿视线的边界。我们在这里表明，同时考虑在两个或多个氢莱曼线测量的吸收可以提供检测此功能所需的动态范围。我们广泛和强大的功能模型的莱曼α和莱曼β区域的光谱z=6.28类星体SDSS J1030+0524，使用流体动力学模拟。从陡峭的波长依赖性推断的吸收不透明度，我们检测到斯特朗格伦球的边界在一个适当的距离为6.0 +/- 0.2兆秒差距远离源红移。仅从光谱，我们还发现，超过这个距离，宇宙氢变成接近中性，中性分数x_HI > 0.2，并且这个类星体的电离光度在（5.2 +/- 2.5）乘以10^{56}光子/秒的范围内。当应用于未来类星体时，本文提出的方法可以探测重叠电离区的复杂拓扑结构，并可以用来研究再电离过程的细节。
2004-07-12 astro-ph
Fossil HII Regions: Self-Limiting Star Formation at High Redshift
WMAP卫星的最新结果表明，星系际介质在红移高达z~17时发生了显著的再电离。在这个早期，第一个电离源可能出现在维里温度T < 10^4 K的小晕的浅势阱中。一旦这样的电离源关闭，其周围的HII区康普顿冷却和重组。尽管如此，我们表明，留下的“化石”HII地区仍然处于高湿度，禁止气体吸积和冷却在随后几代的迷你晕。因此，早期的恒星形成是自我限制的。我们量化了这种效应，表明在小型晕中的恒星形成不能解释WMAP测量的电子散射不透明度的大部分，这必须是由于更大质量的物体。我们认为，气体熵，而不是IGM金属丰度，调节全球电离发射率的演变，并阻碍充分再电离，直到较低的红移。我们讨论了再电离早期熵底的几个重要后果。它减少了气体聚集，减少了再电离所需的光子预算。熵底也防止了H2的形成和冷却，因为气体密度降低：它大大增强了H2的UV光解离的反馈。早期的X射线背景也会为整个IGM提供熵底;因此，X射线阻碍而不是增强H2的形成。未来的21厘米观测可能会探测化石HII区域的拓扑结构。
2003-07-08 astro-ph
High Redshift Galaxies in the Hubble Deep Field. Color Selection and Star Formation History to z=4
在类星体吸收系统中，沿视线方向与HI累积效应相关的莱曼衰减为识别z>2.5的星系提供了一个独特的特征。哈勃深场（HDF）的观测提供了机会，利用星系间吸收的普遍影响，并获得有用的统计约束的星系的红移分布比目前的光谱极限相当微弱。我们的模型HI宇宙不透明度作为红移的函数，包括散射的共振线的莱曼系和莱曼连续吸收，并使用恒星星族合成模型与各种各样的年龄，金属丰度，尘埃含量，和红移，推导出颜色选择标准，提供了一个强大的分离高红移和低红移星系。从HDF图像中，我们构建了一个2<z<4.5的恒星形成星系样本。虽然发现HDF中已知Keck/LRIS光谱红移在0<z<1.4范围内的60多个物体中没有一个污染我们的高红移样本，但我们的颜色标准能够有效地选择Steidel等人识别的2.6<z<3.2个星系。（1996 b）。紫外线（和蓝色）衰减技术开辟了研究早期宇宙中宇宙恒星和元素形成的可能性。
1996-07-31 astro-ph
Detectability of Long GRB Afterglows from Very High Redshifts
伽马射线暴是追踪高红移恒星（包括第一代）形成的有希望的工具。在非常高的红移下，反向冲击发射在观察者系中持续时间更长，并且相对于前向冲击，其对于检测和分析目的的重要性增加。我们考虑两种不同的模型的伽玛射线暴环境，根据目前的想法红移依赖的气体性质的星系和原始恒星的形成。我们计算所观察到的流量作为红移和观测时间的函数的典型伽玛射线暴余辉，考虑到星系际光电离和莱曼- $α$吸收不透明度以及银河系的消光。在X射线和近红外波段的通量进行了比较与不同的探测器，如钱德拉，XMM，斯威夫特XRT和JWST的灵敏度。使用标准的假设，我们发现钱德拉，XMM和斯威夫特XRT可以潜在地检测伽玛射线暴的X射线波段非常高的红移$z\gtrsim$ 30。在K和M波段，JWST和地面望远镜有可能在触发事件发生后一天就探测到$z\sim$ 16和33（如果存在的话）。虽然X射线波段对外部密度和反向冲击不敏感，但近红外波段为诊断环境和反向冲击分量提供了灵敏的工具。
2003-12-10 astro-ph
The density structure around quasars from optical depth statistics
提出了一种研究红移z=2-3类星体邻近效应和密度结构的方法。它是基于莱曼α像素光学深度的概率分布及其随红移的演化。我们验证的方法使用模拟光谱从流体动力学模拟，然后将其应用到一个样本的12个明亮的类星体在红移2-3观察UVES在VLT-UT 2 Kueyen ESO望远镜。这些类星体没有显示出相关吸收的特征，在莱曼极限下的平均单色光度为5.4 × 10^{31} h^{-2} erg/s/Hz。在10 Mpc/h范围内观测到的类星体光学厚度分布与在相同红移的一般星系际介质中观测到的光学厚度分布有统计上的差异。这样的变化将是由于光电离率增加的综合影响，由于额外的电离光子从类星体辐射（邻近效应），平均紫外背景以上，IGM的密度较高，如果类星体居住在过密区域（如预期从偏见星系形成）。第一个因素减小了光学深度，而第二个因素增加了光学深度，但是我们的测量不能区分高背景和低过密度。如果我们使用从平均Lyman- $α$不透明度推断的UV背景的振幅，则需要几个数量级的过密度。如果不存在过密度，则我们要求UV背景更高，并且与基于邻近效应的标准分析的现有测量一致。
2005-05-10 astro-ph
Tests of the Accelerating Universe with Near-Infrared Observations of a High-Redshift Type Ia Supernova
利用HST和地基近红外探测器测量了一颗高红移Ia型超新星SN 1999 Q（z=0.46）的B、V和I波段光变曲线。本研究的一个目标是测量色过剩，E_{B-I}，这是一个敏感的指标，星际或星系间的尘埃，可能会影响最近的宇宙学测量高红移超新星Ia。我们的观察不赞成超新星Ia可见光的30%不透明度作为加速宇宙的替代方案。该声明适用于Aguirre（1999）提出的银河系尘埃（在3.4 sigma置信水平下拒绝）和灰色尘埃（粒度> 0.1微米;在2.3至2.6 sigma置信水平下拒绝）。静止坐标系$I$波段的光曲线显示了B极大值之后一个月的第二极大值，这是正常亮度的Ia型超新星附近的典型特征，没有提供作为红移函数到z~0.5的演化的指示。一组扩大的类似观测可以改善河外尘埃对高红移Ia超新星变暗的任何贡献的限制。
2000-01-21 astro-ph
He II Reionization and Sources of Metagalactic Ionization
星系际Ly-alpha不透明度表明H I在z ~ 6时再电离，而He II再电离延迟到z ~ 3。这两个时代是在冲突与推论CMB光学深度（WMAP），这表明早期再电离在z = 10-20。FUSE对宇宙学研究的主要贡献之一是在红移z > 2.03的活动星系核光谱中探测到He II Ly-alpha（Gunn-Peterson）吸收。与相应的H I（Ly-alpha）线配合使用的He II吸收剂的光谱使我们能够将氦再电离的时间固定在z（He II）~ 2.8 +/- 0.2。在这里，我回顾FUSE观测到的He II吸收，以及它们对电离辐射的来源和运输的影响超过30-50 Mpc的距离通过IGM。FUSE观测到He 2347-4342对He II的吸收，结合Keck和VLT观测到的H I，与类星体的光电离一致，具有广泛的内在光谱指数，并通过IGM中的过滤和再处理进行了修改。He II/H I比率（η）在1 Mpc距离尺度上表现出变化（Δ z ~ 0.001）。有趣的是，这种η比也与Ly-alpha细丝和空隙相关。电离辐射场似乎在空隙中更软（更高的He II/H I）。这些空洞区域可能被本地的软源（矮星暴星系）电离，或者类星体辐射可能通过从活动星系核逃逸并通过宇宙网中密度更高的区域而被软化。电离光谱的差异可以解释H I和He II再电离时期之间的1.4 Gyr滞后。
2004-10-07 astro-ph
The Earliest Luminous Sources and the Damping Wing of the Gunn-Peterson Trough
最近对高红移星系和类星体的观测表明，星系际介质（IGM）中的氢成分一定在某个红移z>6时被再电离。在完全再电离之前，在仍然是中性的介入气体后面会看到紫外辐射源，它们的光谱应该显示冈恩-彼得森槽的红色阻尼翼。虽然原则上这种特征可能会完全抑制宇宙中第一代物体光谱中的莱曼α发射线，但我们在这里表明，发光类星体附近的IGM将在几个Mpc尺度上被高度光电离。由于莱曼连续谱光子的源发射。如果类星体的寿命短于膨胀和气体复合的时间尺度，电离的体积将与13.6 eV以上产生的光子总数成比例：这种局部光电离的效果是大大降低类星体红移和其HII区域边界之间的散射不透明度。我们发现，传输的莱曼α共振的红色一侧总是大于50%的源辐射到IGM的电离光子总数为1e69.5。在明亮的类星体的光谱中检测到一条强的莱曼α发射线，其闪烁时间超过1 e7年，这本身不能作为对再电离时期的限制。在从中性宇宙过渡到电离宇宙之前，物体辐射的第一个迹象可能最好在具有小的莱曼连续谱光子逃逸分数的光源光谱中搜索到IGM，或者具有短占空比的光源。
2000-08-18 astro-ph
PC1643+4631A,B: The Lyman-Alpha Forest at the Edge of Coherence
这是首次在相当高的红移（z~3.8）和大的物理尺度（~2.5 h^-1 Mpc）上测量和探测星系际介质（IGM）中的相干性。我们通过Keck LRIS对高红移类星体对PC 1643+ 4631 A，B及其Ly-alpha吸收体符合的新观测进行测量。该实验将多视线类星体吸收体研究扩展到更高的红移，更高的不透明度，更大的横向分离，并进入IGM相干性变弱且难以检测的区域。我们将222个离散的Ly-alpha吸收器拟合到视线A，将211个拟合到视线B。相对于蒙特卡罗配对检验（使用对称的最近邻匹配），数据在低速分裂（<150 km/s）下显示出4 σ的对过剩，因此在约2.5 h^-1 Mpc的横向尺度上检测到相干性。我们使用从SPH模拟提取的光谱来分析对称对匹配，传输分布作为红移的函数，并计算零滞后互相关，以与类星体对数据进行比较。模拟结果与相同强度（~4sigma）的数据在随机机会配对上以类似的低速分裂一致。在互相关测试中，当假设平均通量（作为红移的函数）遵循Kirkman等人（2005）给出的规定时，模拟结果一致。虽然通量相关性的检测（通过重合吸收体和互相关幅度测量）只是轻微的显着，数据和模拟之间的协议是令人鼓舞的未来的工作中，更好的质量数据将提供最好的洞察IGM的总体结构和它的理解所示的SPH模拟。
2008-04-14 astro-ph
The Lyman-alpha forest at redshifts 0.1 -- 1.6: good agreement between a large hydrodynamic simulation and HST spectra
我们给出了一个全面的统计描述的Lyman α吸收星系际介质中的流体动力学模拟在红移0.1-1.6，类星体的HST光谱覆盖的红移范围。我们用ENZO程序对哈勃常数为71 km/s/Mpc的76 Mpc共动立方体进行了模拟。之前最好的工作是由\citet{dave99}在15.6 Mpc的盒子中使用SPH模拟，有效分辨率为245 kpc，宇宙学参数略有不同。在红移z=2时，这个模拟与数据不同。\citet{tytler07b}发现z=2处的模拟光谱在大尺度上具有太小的功率，莱曼-α线太宽，缺乏高列密度线，并且缺乏具有低通量的像素。在这里，我们给出了z<1.6时的统计数据，包括通量分布、平均通量、有效不透明度以及通量的幂和相关性。我们还给出了莱曼α谱线的统计量，包括线宽分布、列密度分布、单位等效宽度的谱线数和红移，以及线宽和列密度之间的相关性。我们发现模拟光谱中的平均吸收量随红移的变化是平滑的，DA（z）=0.01（1+z）^{2.25}。其趋势和绝对值均接近于\citet{kirkman07a}的HST谱测量值。柱密度和线宽分布也接近于由\citet{janknecht06a}从HST谱测量的那些，除了线宽分布的模式在HST谱中较小之外。虽然我们在z=2时看到的一些差异在现有的HST光谱中看不出来，但总体而言，模拟给出了0.1<z<1.6时HST光谱的良好描述。
2008-02-26 astro-ph
The UV spectrum of HS1700+6416 II. FUSE observations of the HeII Lyman alpha forest
本文给出了用FUSE拍摄的类星体HS 1700 +6416的远紫外光谱。这个类星体提供了第二条视线，HeII吸收分解成Ly α森林结构。由于HS 1700 +6416比HE 2347 -4342的红移稍小（z=2.72），我们只探测了HeII的再电离后阶段，这在HeII不透明度的演变中可以看到，这与简单的幂律一致。HeII/HI比η估计使用线轮廓拟合程序和表观光学深度的方法，分别。考虑了预期的远紫外金属线吸收以及银河系H_2分子的吸收。约27%的eta值受金属线吸收的影响。为了研究分析方法的适用性，我们创建简单的人工光谱的基础上的统计特性的HI Ly阿尔法森林。人工数据的分析表明，表观光学深度方法以及线轮廓拟合程序导致的置信结果仅限于有限的数据样本（12.0 <logN（HI）< 13.0）。其原因是饱和的情况下的表观光学深度和热线宽的情况下的轮廓拟合。此外，将所述方法应用于不受限制的数据集可以模拟eta与HI吸收的强度之间的相关性。对于有限的数据样本，即使基础值恒定，预计eta的分散度也为10 - 15%。观测到的散射比预期的要大得多，这表明星系际辐射背景确实在波动。在数据质量最好的红移范围2.58 < z < 2.72，我们发现eta ~ 100，这表明像星系这样的软源对紫外背景的贡献。
2006-05-05 astro-ph
