New quasar proximity zone size measurements at $z\sim 6$ using the enlarged XQR-30 sample
利用扩大后的XQR-30样本，在红移5.8-6.6处测量了22个类星体邻近区大小，发现其与红移、光度或黑洞质量相关性弱，表明类星体寿命差异大，并首次纳入连续谱不确定度，为约束类星体寿命和黑洞种子提供数据。
2023-05-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the environment of high-z quasars using the proximity effect in projected quasar pairs
我们使用了181个投影类星体对的光谱，在间隔$\le 1.5$ arcmin从斯隆数字巡天数据发布12在红移范围为2.5至3.5探测前景类星体的邻近区域。我们研究的邻近效应在纵向以及在横向上，进行比较的\lya吸收线起源于类星体附近的一般星系间介质在相同的红移。我们发现，在4兆秒差距内的类星体的纵向方向上的传输流量的增强。然而，发现在横向方向上的趋势是相反的。在纵向上，我们推导出了一个过剩的密度轮廓，显示出超过$r\leq 5$ Mpc的类星体的电离校正后，考虑到低光谱分辨率的影响。这个过量的密度分布与横向的平均密度分布相匹配，而不需要对类星体的电离效应进行任何校正。在各种可能的解释中，我们发现类星体电离的各向异性遮蔽似乎是最可能的解释。这也得到了我们所有前景类星体都恰好是I型活动星系核的事实的支持。最后，我们限制类星体的平均照明沿横向相比，沿纵向为$\leq$ 27\%（3 $σ$置信水平）。
2019-08-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measurements of quasar proximity zones with the Ly$α$ forest of DESI Y1 quasars
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Academia Sinica（中央研究院）；The University of Utah（犹他大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Boston University（波士顿大学）
研究通过分析DESI Y1数据中超过10000对类星体的Lyα吸收，探讨了类星体近邻区对背景类星体吸收的影响，并发现气体聚类效应主导了离子化效应，且近邻区密度与类星体亮度无关。
2026-05-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dating individual quasars with the HeII proximity effect
类星体活动时间尺度的限制是理解超大质量黑洞的形成和生长、类星体触发机制及其对宿主星系可能的反馈效应的关键。然而，这种所谓的类星体寿命的观测估计是高度不确定的（t_Q~10^4-10^9年），因为大多数方法是间接的，涉及许多依赖模型的假设。早期活动的直接证据是从类星体周围星系际介质（IGM）的较高电离态中获得的，在所谓的邻近区可以观察到增强的Ly $α$传输。由于HeII在z~3 IGM中的平衡时间尺度约为3000万年，HeII邻近区的大小取决于类星体在我们观测之前的活动时间t_on<t_Q，因此可以对单个类星体的开启时间进行高达$\pm$ 0.2 dex的精确测量，这与SMBH生长的e折叠时间尺度t_S约为4400万年。在这里，我们提出了第一个统计样本的13个类星体，其准确和精确的系统红移允许足够精确的HeII类星体的邻近区域的大小之间的测量科学级哈勃太空望远镜（HST）光谱的~2和~15适当Mpc。比较这些尺寸的预测从宇宙学流体动力学模拟后处理与一维辐射转移，我们推断出一个广泛的类星体的时间从t_on <1 Myr to t_on>30万年，不依赖于类星体的光度，黑洞质量，或爱丁顿比。这些结果表明，在一个较长的占空比的情景类星体活动，但不排除大量SMBH增长的辐射效率低下或遮蔽的阶段。
2021-06-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Spectral Signatures of Quasar Ages at z~3
类星体的年龄可以从邻近效应中获得，但到目前为止，只有有限数量的明亮类星体。基于2.5 <= z <= 3.5的约2600个SDSS类星体光谱，对Ly-alpha森林线之间的光谱空洞的搜索发现了在很宽的径向距离范围内的邻近区。大部分区域的大小小于5 Mpc，它们的数量随着距离的增加呈指数递减。在通过光度归一化之后，与预期值相比，区域大小分布在0.64的e折叠尺度上。一组类星体被选中，因为它们的大邻近区>~ 10 Mpc。他们的复合光谱显示出强窄的核心和大的等效宽度在Ly-alpha和其他主要的紫外线发射线。如果沿着视线的邻近区域指示类星体的年龄，这些特征可能是古老类星体的特征。另一组类星体被选中，因为它们没有显示邻近区，并且在z_{ab} > z_{em}处显示出本征吸收线。它们很可能是年轻的类星体，并呈现出较弱的窄发射线成分。这两组类星体光谱特征的显著差异可能反映了类星体寿命的演化模式。
2020-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Estimating the effective lifetime of the $z\sim6$ quasar population from the composite proximity zone profile
类星体的寿命可以通过其邻近区的大小来估计，邻近区是在高红移类星体的静止坐标系紫外光谱中观测到的莱曼- $α$发射线的蓝向通量增强区域，因为星系际气体对类星体辐射的响应时间有限。我们估计的有效寿命的高红移类星体人口的复合透射通量分布的$15$类星体在$5.8\leq z\leq 6.6$具有精确的系统红移，和类似的光度，即$-27.6\leq M_{1450}\leq-26.4$，从而类似的瞬时电离功率的样品的邻近区区域内。我们开发了一种贝叶斯方法来推断有效寿命的复合光谱，包括强大的估计各种来源的不确定性的频谱。我们估计的类星体人口的有效寿命作为一个整体的$\log_{10}(t_{Q}/{yr}) = 5.7^{+0.5 (+0.8)}_{-0.3 (-0.5)}$的中位数和$68$ th（$95$ th）百分位数的后验概率分布。虽然我们的结果与以前的类星体寿命研究是一致的，但它对目前位于类星体宿主星系中心的超大质量黑洞（SMBH）的增长模型提出了重大挑战，该模型要求类星体的寿命超过一个数量级。
2021-08-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Characteristics of He II Proximity Profiles
z~3类星体光谱中的邻近剖面是研究星系际介质的重要光谱特征之一，其通量向He Ⅱ Lya波长304（1+z）A的蓝方向扩展。基于24个He II类星体的HST光谱，我们发现它们中的大多数显示出邻近轮廓，对应于源的静止坐标系中的电离半径高达20 Mpc。与z~6类星体的H_i谱相比，He Ⅱ邻近效应更为显著，且在相当长的再电离周期内被观测到。He II邻近区的大小在较高的红移处减小，特别是在z > 3.3处。该趋势类似于H I的趋势，表明在z~4处开始He II再电离。对于类星体SDSS 1253 +6817（z=3.48），He II吸收谷显示出逐渐下降，并为模拟He II再电离提供了一个很好的案例。为了模拟这样一个广泛的轮廓，需要一个类星体辐射场，其分布在4和1里德伯之间，比通常假设的要困难得多。这个类星体的紫外连续谱确实异常陡峭，类星体附近的He II电离水平高于星系际介质的平均水平。这些结果证明了这个类星体的极硬EUV连续体在其周围产生了一个大的电离区。明显的例外是两个z~2.8的最明亮的He II类星体，它们没有明显的邻近轮廓，这可能意味着它们是年轻的。
2015-04-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Quasar Proximity Effect as an Alternative Probe of Quasar Pair Distances
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；University of Michigan（密歇根大学）
本文探讨了利用合成类星体近邻区光谱作为约束类星体对视线距离的方法，展示了该方法在不同距离范围内的有效性，为研究高红移类星体生长机制提供了新途径。
2026-04-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Extreme-Velocity Quasar Outflows and the Role of X-ray Shielding
类星体吸积盘风通过紫外线的宽吸收线（BALs）观测到，在X射线中产生强烈的连续吸收。X射线吸收剂被认为关键地用作辐射屏蔽以实现辐射驱动。然而，“微型BAL”和窄吸收线流出物具有比BAL显著更少的X射线吸收。在这里，我们检查X射线和静止帧的紫外光谱的8个小型BAL类星体的流出速度在0.1 c至0.2 c的范围内，以测试是否极端的速度需要一个强大的屏蔽。我们发现，X射线吸收很弱或中等，中性当量柱密度N_H <10^22 cm^-2的几倍，与低速时的微型BALs一致。我们使用光电离模型表明，这个屏蔽量太弱，无法控制外流电离，因此，它是不重要的加速。复杂几何形状的屏蔽似乎也不太可能，因为所谓的屏蔽需要消除电离远紫外线通量，同时避免在X射线和近紫外线中的检测。我们认为，外流电离保持温和的，而不是在小的云高气体密度。如果迷你BALs形成于距离中心类星体R ~ 2 pc量级的径向距离处，（与理论模型以及本文和先前工作中观察到的mini-BAL变异性基本一致），mini-BAL气体中的总柱密度为N_H ~< 10^21 cm^-2，则外流云的总径向范围仅为Δ R_clouds ~< 3 x 10 ^13 cm，对于弱屏蔽/可忽略屏蔽，径向填充因子为Δ R_clouds/R ~< 5 x 10^-6。与横向尺寸>~ 8 x 10^15 cm（基于测得的线深度）相比，流出物的形状像薄的“煎饼”，或者它…
2013-07-03 astro-ph.CO
Evidence for Short $\sim 1$ Myr Lifetimes from the He II Proximity Zones of $z \sim 4$ Quasars
类星体吸积事件的持续时间是区分超大质量黑洞的形成和生长模型、类星体的演化及其对宿主星系的潜在反馈效应的关键参数。然而，这个临界时间尺度，通常被称为类星体的寿命，仍然是不确定的数量级（$t_{\rm Q} \simeq 0.01\,{\rm Myr} - 1\,{\rm Gyr}$）。在He II Ly $α$森林中表现出透射的类星体的吸收光谱提供了一个独特的机会来精确测量类星体的寿命。事实上，类星体的He II邻近区（靠近类星体本身的区域，在那里它自身的辐射会极大地改变周围星系际介质（IGM）的电离状态）的大小，敏感地取决于它的$t_{\rm Q}\lesssim 30$ Myr的寿命，与SMBH增长$t_{\rm S}=45$ Myr的预期$e$折叠时间尺度相当。本文将6个z~4类星体的哈勃空间望远镜（HST）光谱中He II邻近区的大小与用$1$ D辐射传输算法进行宇宙流体动力学模拟后处理的理论模型进行了比较。我们引入贝叶斯统计方法来推断单个类星体的寿命，这使我们能够完全边缘化周围IGM的未知电离状态。我们测量两个对象的寿命$0.63^{+0.82}_{-0.40}$ Myr和$5.75^{+4.72}_{-2.74}$ Myr。对于其他4个类星体，大的红移不确定性破坏了我们的灵敏度，使我们只能设置上限或下限。然而，对这四个系统的联合分析得出了它们的平均寿命为$\langle …
2018-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detecting and Characterizing Young Quasars I: Systemic Redshifts and Proximity Zones Measurements
在一个多波长的调查$13$类星体在$5.8\lesssim z\lesssim6.5$，这是预先选定的潜在的年轻，我们发现五个对象具有非常小的邻近区的大小，这可能意味着紫外线发光类星体的寿命为$\lesssim 100,000$年。邻近区是类星体附近的增强透射通量区域，对类星体的寿命很敏感，因为星系际气体对它们的辐射有有限的响应时间。我们结合了来自阿塔卡马大型毫米阵列（ALMA）和NOEMA扩展毫米阵列（NOEMA）的亚毫米观测，以及来自甚大望远镜（VLT）和凯克望远镜上的中分辨率光谱仪的深光学和近红外光谱，以识别和表征这些新的年轻类星体，这为研究早期宇宙中超大质量黑洞（SMBH）的吸积行为提供了有价值的线索，并对当前黑洞形成模型提出了挑战，以解释十亿太阳质量的黑洞的快速形成。我们测量了类星体的系统红移，黑洞质量，爱丁顿比，发射线光度和恒星形成率的宿主星系。结合以前的结果，我们估计年轻的对象中的高红移类星体人口的比例为$5\%\lesssim f_{\rm young}\lesssim 10\%$。其中一个年轻的天体，PSO J158-14，显示出非常明亮的尘埃连续通量（$F_{\rm cont}=3.46\pm 0.02\,\rm mJy$），表明一个恒星形成率约为$1420\,M_{\odot}\,\rm yr^{-1}$的高度恒星爆发的宿主星系。
2020-08-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detecting and Characterizing Young Quasars II: Four Quasars at $z\sim 6$ with Lifetimes $<10^4$ years
高红移类星体的邻近区域的范围使得类星体活动的时间尺度受到限制，这对于理解为类星体发射提供动力的超大质量黑洞（SMBH）的生长是至关重要的。在这项研究中，我们获得了精确的估计紫外（UV）发光寿命的十个类星体在$5.8< z< 6.5$。根据对这些物体邻近区域大小的初步测量，这些物体被预先选定为寿命短，然后针对这些物体进行高质量的亚毫米、光学和红外后续观测，以提高测量精度并安全地确定其寿命。通过比较这些邻近区域的大小模拟类星体光谱产生的辐射传输模拟在不同的寿命范围内，我们推断出极短的寿命$t_{\rm Q}<10^4$年为我们的样本中的四个对象，而其余的类星体是一致的$t_{\rm Q}\gtrsim 10^5$年的寿命较长。这些年轻的物体与小的邻近区域代表$\lesssim10\%$的类星体人口作为一个整体。我们比较我们的结果详细的时间尺度的类星体活动，这对类星体人口的平均寿命为$t_{\rm Q}\sim10^6$年点的其他研究。这与在大约$\sim 1-10\%$的时间发现新开启的类星体是一致的。这些年轻的类星体代表了研究SMBH触发和反馈机制的独特机会，因为它们的紫外发光类星体阶段的开始只是最近发生的，因此这个过程的痕迹仍然可以观察到。
2021-06-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Large-scale surveys of the quasar proximity effect
针对现有类星体邻近效应小样本研究的局限，本文开发基于CDM的晕模型并利用大规模巡天数据，实现了紫外背景强度的高精度测量与辐射场空间涨落探测，为宇宙学研究提供新数据支撑。
2025-08-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Recovering Density Fields inside Quasar Proximity Zones at $z\sim 6$
探测$z\sim 6$的物质密度场非常具有挑战性。类星体光谱中的莱曼-α森林是研究低密度IGM的一种传统方法，它在较低的红移处工作得很成功。然而，在再电离结束时，剩余的中性氢通常会产生饱和吸收，从而丢失了许多关于气体密度的信息。幸运的是，在类星体邻近区，电离辐射异常强烈，因此产生了一个具有非零透射通量的大区域。在这项研究中，我们使用模拟的合成光谱来研究如何恢复类星体邻近区域内的密度波动。我们表明，在理想条件下，密度可以准确地恢复一个小的散射。我们还讨论了如何系统，如类星体连续拟合和再电离模型影响的结果。这项研究表明，通过分析类星体邻近区域内的吸收特征，我们可以潜在地限制类星体的属性和它们所处的环境。
2021-09-26 astro-ph.CO
Weak Hard X-ray Emission from Two Broad Absorption Line Quasars Observed with NuSTAR: Compton-thick Absorption or Intrinsic X-ray Weakness?
介绍了NuSTAR硬X射线观测的两个X射线弱宽吸收线（BAL）类星体PG 1004+130（射电强）和PG 1700+518（射电静）。许多BAL类星体的X射线看起来很弱，可能是由于被核和吸积盘风之间的保护气体吸收。这两个目标是光学上最亮的BAL类星体之一，但它们在静止坐标系下的X射线明显较弱，为2-10 keV（比典型的类星体暗16-120倍）。我们预计使用NuSTAR可以获得约400-600个硬X射线（>10 keV）光子，前提是这些光子不会被显著吸收（NH<1 E24 cm^{-2}）。然而，这两个BAL类星体只在较软的NuSTAR波段（例如，4-20 keV）但不在其较硬的频带中（例如，20-30 keV），这表明要么保护气体是高康普顿厚度的，要么两个靶本质上是X射线弱的。如果弱的硬X射线发射是由屏蔽气体的遮蔽引起的，我们将两者的柱密度限制为NH~ 7 E24 cm^{-2}。我们讨论了几种可能性如何PG 1004+130可以有康普顿厚的保护气体没有强铁K？线发射;来自喷射关联的X射线发射的稀释是一种可能的解释。我们还讨论了内禀X射线弱的情况下，基于日冕猝灭模型相关的屏蔽气体和盘风的BAL类星体。受NuSTAR结果的启发，我们对大型明亮类星体巡天BAL类星体样本进行了钱德拉叠加分析，并对固有X射线弱BAL类星体的比例进行了统计约束;这一比例可能为17- 40%。
2013-06-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
The first measurement of the quasar lifetime distribution
理解超大质量黑洞的增长，它们与宿主星系的共同演化，以及对周围星系际介质的影响，敏感地依赖于类星体吸积事件的持续时间。不幸的是，这个被称为类星体寿命的时间尺度（$t_{\rm Q}$）仍然不确定（$t_{\rm Q}\simeq 0.01~{\rm Myr}-1~{\rm Gyr}$）。然而，在$z_{\rm qso}\sim3-4$类星体的吸收光谱中，He II Ly $α$邻近区的范围构成了一个独特的探针，提供了高达$\sim 30$ Myr的寿命灵敏度。我们最近对$22$档案He II邻近区光谱的分析揭示了一个令人惊讶的宽范围的发射时间尺度，表明一些类星体在$\lesssim 1$ Myr之前就开启了，而另一些类星体在$\gtrsim 30$ Myr之前就已经发光了。从邻近区测量确定潜在的类星体寿命分布（QLD）是一项具有挑战性的任务，这是由于：1）单个测量的有限灵敏度; 2）类星体光变曲线的随机采样; 3）类星体环境中的密度波动;以及4）再电离IGM中He II的非均匀电离状态。我们结合了半数值He II再电离模型，后处理电离辐射传输的流体动力学模拟，和一个新的统计框架来推断QLD从邻近区测量的合奏。假设对数正态QLD，我们推断平均值$\langle {\rm log}_{10}\left(t_{\rm Q}/{\rm Myr}\right)\rangle=0.22^{+0.…
2021-02-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Homogeneous measurements of proximity zone sizes for 59 quasars in the Epoch of Reionization
Leiden University（莱顿大学）；NSF NOIRLab（美国国家光学红外天文实验室）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（哈佛史密森尼天体物理中心）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究高红移类星体周围过电离区域尺寸，通过59个类星体样本分析其与星际介质的相互作用，发现区域尺寸与红移和光度相关，提出可能的解释。
2026-04-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Time-dependent behaviour of quasar proximity zones at $z \sim 6$
自从20年前发现$z\sim 6$类星体以来，对它们的Ly $α$透明邻近区的研究主要集中在它们作为宇宙再电离探测器的用途上。但是，即使在高度电离的星系际介质中，这些区域也提供了一个丰富的实验室，用于确定控制类星体活动及其伴随的超大质量黑洞生长的时间尺度。在这项工作中，我们使用了一套一维辐射传输模拟类星体邻近区探索其随时间变化的行为，从$\sim10^3$到$10^8$年的活动时间尺度。模拟的邻近区域的大小，量化的距离，在该距离处，平滑的Ly $α$传输下降到10%以下（表示为$R_p$），是在良好的协议与观察，除了少数特别小的区域，已归因于极短的$\lesssim 10^4$年寿命。我们开发了一个物理动机的半分析模型的邻近区，捕捉大部分的平衡和非平衡行为，并使用该模型来研究类星体的变化$\lesssim10^5$年的时间尺度上的印记上观察到的邻近区大小的分布。我们发现，在$\lesssim10^4$年的时间尺度上的类星体的电离光度的大的变化是不利的基础上观测到的分布$R_p$和我们的模型预测的基础上“灯泡”（即稳定的恒定发射）的光变曲线之间的良好的一致性。
2019-03-29 astro-ph.CO
The Thermal Proximity Effect: A New Probe of He II Reionization History and the Quasar Lifetime
尽管经过几十年的努力，He II再电离的时间和持续时间，以及它的形态和被认为驱动它的类星体的性质，仍然没有得到很好的限制。本文提出了一种利用热邻近效应研究He II再电离和类星体的新方法--类星体硬辐射使He二次电离时，类星体周围星系际介质的光电加热。我们后处理的SPH模拟与一维辐射计算，并研究如何热邻近效应取决于单电离氦，$x_{\rm HeII,0}$，这在IGM类星体打开之前，占主导地位的量，和特征寿命$t_{\rm Q}$的类星体发光。我们发现类星体环境中温度升高的幅度取决于$x_{\rm HeII,0}$，对于初始单电离IGM（$x_{\rm HeII,0} = 1.0$），其特征值为$ΔT \simeq 10^4\,{\rm K}$，而热邻近区的大小对类星体寿命$t_{\rm Q}$敏感，对于发光$t_{\rm Q}=10^8$ yr的发光类星体，其典型大小为~100 cMpc。这种温度升高表现为类星体附近的H I吸收线的热加宽的变化。我们介绍了一种新的方法的基础上测量的Ly $α$森林功率谱的距离类星体的函数，并进行贝叶斯MCMC分析，证明热邻近效应应该很容易检测。对于z~4的50个类星体的模拟数据集，我们预测可以测量$x_{\rm HeII,0}$到$\approx 0.04$的精度，和$t_{\rm Q}$到$\approx 0.1$ dex的精度。通过将我们的方…
2017-03-27 astro-ph.CO
Ionization bias and the ghost proximity effect near $z\gtrsim6$ quasars in the shadow of proximate absorption systems
在Ly $α$森林的不透明度中的大于预期的散射表明，在$z > 5.5$处，元银河系电离背景强烈波动。电离背景涨落的模型预测在大尺度上会有很强的正偏差，因此大质量$>10^{12}\,{\rm M}_\odot$暗物质晕的环境，例如$z\sim6$类星体宿主，将是限制电离光子源的理想实验室。虽然类星体本身应该压倒来自邻近星系的任何可能的电离光子贡献，但最近在$z\sim6$类星体的前景中发现了近阻尼Ly $α$吸收体（DLA），并且这些DLA阴影中的Ly $α$森林可以探测局部电离环境。使用GPC $^3$模拟的$z=6$电离背景波动，我们表明，虽然从电离偏置类星体宿主晕周围的Ly $α$森林信号应该是强的，它可能是抑制相关的星系际物质过密度。我们还发现，类星体本身仍然可以压倒集群信号通过“鬼”的邻近效应从类星体辐射引起的电离光子的平均自由程的大规模的偏差。这种鬼邻近效应是敏感的类星体发射的寿命和几何形状，潜在地解锁一个新的途径来约束这些基本的类星体属性。最后，我们提出了一个$z\sim6$类星体的观测与邻近的DLA显示出强烈的过剩在Ly $α$森林传输的鬼邻近效应的预测位置。
2019-04-23 astro-ph.CO
Modeling Quasar Proximity Zones in a Realistic Cosmological Environment with a Self-consistent Light Curve
本文在真实宇宙学模拟中研究类星体近邻区，发现自洽变化光变曲线与密度涨落共同造成 R_p 弥散，且 R_p 存在约 10^4 年时间延迟，能更自然地解释观测到的极小近邻区。
2023-09-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
HST/COS Observations of the Quasar Q0302-003: Probing the He II Reionization Epoch and QSO Proximity Effects
Q 0302 -003（$z=3.2860 \pm 0.0005$）是发现的第一个显示He II Gunn-Peterson槽的类星体，这是$z=3.2860 \pm 0.0005$不完全氦再电离的标志。我们提出了它的HST/宇宙起源光谱仪远紫外中分辨率光谱，它解决了许多光谱特征的第一次，允许研究类星体本身，星系际介质，类星体邻近效应。Q 0302 -003有一个比先前声称的更硬的固有极端紫外光谱指数，这是从光谱的直接拟合（产生$α_ν = -0.8$）和类星体的视线接近区的氦-氢离子比确定的。沿着这条视线的星系际吸收表明，除了由于本地源引起的电离之外，氦冈恩-彼得森槽在$2.87 < z < 3.20$范围内大部分是黑色的，这表明氦的再电离在这些红移处还没有完成。然而，我们尝试性地报告了在低密度区域时在高红移槽中检测到非零通量，但在高密度区域为零通量。这限制了He II分数为几个百分比，表明氦再电离已经通过$z \sim 3.1$取得了实质性进展。冈恩-彼得森海槽恢复到$z < 2.87$的He II Ly $α$森林。我们证实了一个传输功能，由于电离区周围的$z = 3.05$类星体只是离开视线，并解决了功能的第一次。我们发现了一个类似的特征，可能是由距离视线更远的一个发光的$z = 3.23$类星体引起的，这表明这个类星体已经发光超过3400万年。
2014-02-13 astro-ph.CO
Constraining the ratio of median pixel optical depth profile around z ~ 4 quasars using the longitudinal proximity effect
我们提出了一个详细的研究的纵向邻近效应使用的样本的85个类星体跨越发射红移范围的$3.5 \leq z_{em} \leq 4.5$和莱曼连续发光度（$L_{912}$）范围从1.06 $\times 10^{31}$到2.24 $\times 10^{32}$ erg s $^{-1}$ Hz $^{-1}$。我们使用安装在甚大望远镜（VLT）上的X-SHOOTER摄谱仪在$R\sim$ 5100和S/N $\sim$ 30的光谱分辨率下获得的这些类星体的高质量光谱。在我们的分析中，我们比较了透射通量和像素光学深度的Ly PDMATHAMT吸收起源于类星体附近的一般星系际介质通过使用红移匹配的控制样本。类星体的纵向邻近效应可达$r \leq 12$ Mpc（proper）。通过适当地放大类星体附近的像素光学深度来解释类星体的过度电离，我们限制了类星体附近的中间HI光学深度与IGM的中间HI光学深度之比（$R_τ(r)$）。$R_τ(r)$被发现是显着高于单位高达6 Mpc的类星体的典型径向轮廓的形式$R_τ(r) = 1+A \times exp(-r/r_0)$与$A=9.16\pm 0.68$和$r_0= 1.27\pm 0.08$ Mpc。发现在0-6 Mpc的径向仓上的缩放像素光学深度的积分值比IGM的中值像素光学深度的对应积分值高$2.55 \pm 0.17$倍。我们还…
2021-05-05 astro-ph.CO
Analysis of methods for detecting the proximity effect in quasar spectra
使用数值模拟的结构形成，我们研究了多种方法来确定在HI Lyalpha森林的邻近效应的强度。我们分析了Hydro-Particle-Mesh模拟的三个高分辨率（~ 10 kpc）红移快照（z= 4，3，2.25），得到了真实的HI Lyalpha森林的吸收谱。我们开始我们的分析调查的内在偏见认为出现在广泛采用的标准技术相结合的多条视线时，搜索邻近效应。我们证实了这种偏见的存在。然后，我们集中在分析的邻近效应沿个人的视线。我们构建的邻近效应强度分布（PESD），并确认从一个简单的平均技术推断的PESD准确地恢复在所有红移的邻近效应的输入强度。此外，PESD密切遵循的行为中发现的类星体光谱的观测样本。然而，从我们的新的模拟视线所获得的PESD呈现出一些简单的蒙特卡罗模拟的差异。在开发了三种新的理论方法恢复的强度的邻近效应对个人的视线，我们比较其准确性的PESD从简单的平均技术。我们所有的新方法都是基于最大化的似然函数，虽然调用一些修改。这里提出的新技术不能以无偏的方式恢复输入邻近效应。因此，采用复杂的3D模拟，我们提供了强有力的证据，有利于从简单的平均技术获得的邻近效应强度分布，作为估计紫外线背景强度的方法，没有任何偏见。
2010-09-24 astro-ph.CO
Measurements of the UV background at 4.6 < z < 6.4 using the quasar proximity effect
利用类星体邻近效应测量了z ~ 5-6的电离紫外背景（UVB）。我们样本中的15个类星体覆盖了4.6 < z_q < 6.4的范围，这使得在z > 5处的UVB的第一次邻近效应测量成为可能。超星系氢电离率，伽玛_bkg，是通过模拟的组合电离场从类星体和UVB在邻近区域的像素逐像素的基础上。光谱中的光学深度被校正为类星体的预期效应，直到邻近区域中的平均通量等于平均Ly-alpha森林中的平均通量，并由此测量Gamma_bkg。一些系统的影响进行了测试，使用合成光谱。通量中的噪声被发现是z ~ 5处的最大偏差源，而平均透射Ly-alpha通量中的不确定性是z ~ 6处的最大偏差的原因。大尺度超密度和莱曼极限系统对Gamma_bkg的影响也进行了研究，但发现在z > 5时很小。我们发现Gamma_bkg随红移而下降，从z ~ 5处的log（Gamma_bkg）= -12.15 $\pm$ 0.16下降到z ~ 6处的log（Gamma_bkg）= -12.84 $\pm$ 0.18（1 sigma误差）。与较低红移的UVB测量相比，我们的测量表明在z ~ 4和z ~ 6之间的HI光电离速率下降了五倍。Gamma_bkg的下降似乎是渐进的，我们没有发现UVB在任何红移处突然变化的证据，这表明电离光子的衰减长度发生了快速变化。结合最近的测量电离光子的平均自由程的演变，我们的研究结果意味着电离…
2010-11-26 astro-ph.CO
Robustness of direct measurements of the mean free path of ionizing photons in the epoch of reionization
本研究通过结合再电离宇宙学辐射转移模拟与类星体近邻区一维辐射转移计算，检验再电离时期电离光子平均自由程直接测量的偏差，证实z~6处测量结果对多种潜在偏差源具有鲁棒性。
2024-07-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
ALMA survey of a massive node of the Cosmic Web at $z\sim 3$. II. A dynamically cold and massive disk galaxy in the proximity of a hyperluminous quasar
通过ALMA高分辨率观测，在宇宙网节点MQN01中确认了一个邻近超亮类星体的大质量冷旋转盘星系，动力学质量达2.5×10^11太阳质量，表明早期高密环境中冷盘可存活。
2025-07-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measuring the Density Fields around Bright Quasars at $z\sim 6$ with XQR-30 Spectra
由于莱曼- $α$吸收的饱和，在再电离时期使用类星体视线测量星系际介质的密度是具有挑战性的。然而，在发光类星体附近，增强的辐射产生了一个在类星体光谱中可观察到的邻近区，在那里莱曼- $α$吸收不饱和。在这项研究中，我们使用$10$高分辨率（$R\gtrsim 10,000$）$z\sim 6$类星体光谱的扩展XQR-30样品测量的密度场的类星体邻近区。我们发现$3$ pMpc距离类星体的各种环境。我们将观测到的密度累积分布函数（CDF）与$\textit{Cosmic Reionization on Computers}$模拟的模型进行比较，发现类星体的$1.5$与$3$ pMpc之间有很好的一致性。这个区域远离类星体宿主，因此接近宇宙的平均密度，这使我们能够使用CDF来对宇宙学参数$σ_8=0.6\pm0.3$设置约束。这种不确定性主要是由于目前可用的高质量类星体视线数量有限。利用$z\gtrsim 6$上超过$>200$的已知类星体，这种方法将允许我们在未来将$σ_8$的约束收紧到百分比水平。在$1.5$ pMpc中靠近类星体的区域，我们发现密度比$1.23 \pm 0.17$模拟中预测的要高，这表明在$z\sim 6$中亮类星体（$M_{\rm 1450}<-26.5$）的典型宿主暗物质晕质量是$\log_{\rm 10} (M/M_\odot)=12.5^{+0.4}_{-…
2021-10-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Signatures of Small-scale Structure of the Pre-reionization Intergalactic Medium in $z\gtrsim7$ Quasar Proximity Zones
本研究通过一维电离辐射转移后处理模拟，发现z≈7.5类星体近邻区的Lyα透射统计可在2σ水平区分再电离前星系际介质的冷暗物质、温暗物质及X射线加热模型，为探测早期宇宙小尺度结构提供新途径。
2023-12-11 astro-ph.CO
How an improved implementation of H2 self-shielding influences the formation of massive stars and black holes
z>6的高红移类星体质量可达~ $10^9$ M $_\odot$。它们形成的途径之一包括气体的直接坍缩，形成超大质量恒星，黑洞种子的前身。直接崩溃的条件更容易实现无金属晕，其中原子氢冷却操作和分子氢（H2）的形成是由一个强大的外部紫外线通量抑制。当紫外光通量J_crit大于一定值时，晕中的气体在~ $10^4$ K温度下等温坍缩，为超大质量恒星的形成提供了条件。然而，H2可以自屏蔽，降低了光解的效果。到目前为止，大多数的数值研究使用当地的牛仔长度来计算自屏蔽的柱密度。我们实现了一种改进的方法来确定柱密度在3D模拟和分析其对J_crit. This新方法捕获的气体的几何形状和速度场的值，使我们能够正确地确定方向依赖的自屏蔽因子的H2对光解辐射。我们发现J_crit的值比Jeans方法小2倍（~2000 J_21 vs. ~4000 J_21）。这种差异的主要原因是H2柱密度的强方向依赖性。由于J_crit的值较低，与先前的研究相比，暴露于通量>J_crit的晕圈数量要大一个数量级以上。这可能会转化为预测的黑洞种子数量密度的类似增强。
2015-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Large scale environmental bias of the QSO line of sight proximity effect
本文分析了宇宙学环境中高红移类星体周围星系际物质的邻近区。在一个盒子的64小时-1百万秒差距的基础长度，我们采用暗物质只有模拟。为了估计氢的温度和密度分布，我们使用有效状态方程。氢被假定为在光电离平衡与模型背景通量，这是适合最近的平均光学深度和传输通量统计的观测。在红移z = 3，4和4.8时，我们选择模拟中确定的20个最大质量晕和100个较小质量晕中心的模型类星体位置。从每个假设的类星体位置，我们投下100个随机视线，两个盒子的长度，包括电离分数的变化，类星体通量场，并推导出模拟Lyα谱。邻近效应描述了平均归一化光学厚度τ_（max）= τeff，QSO/τeff，Lyα作为QSO和背景场电离率之比的函数，ω = ΓQSO/ΓUVB，也就是说分布图τ_（max）=（1 + ω/α）-0.5，其中引入了强度参数α。强度参数测量与理论背景模型的偏差，并用于量化环境密度场的任何影响。我们重现的邻近效应，这是不受主机晕质量的无偏测量。不同的视线和不同的类星体宿主位置之间的散射随着红移的减小而增加。在主晕周围，我们只发现在同向运动半径为1 < rc <10 h-1 Mpc的邻近区有轻微的平均超密度。然而，一个明确的幂律相关性的强度参数与平均过密RC被发现，高估的电离背景在过密区域和低估在欠密区域。
2011-05-03 astro-ph.CO
The Light Echo of a High-Redshift Quasar mapped with Lyman-$α$ Tomography
本研究利用JWST对红移约6.3的超亮类星体背景星系做深度光谱观测，首次通过横向Lyα层析成像探测到类星体光回波，约束了电离锥参数与类星体紫外辐射时标，为早期SMBH增长机制和宇宙早期类星体研究提供新依据。
2025-09-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing reionization using quasar near-zones at redshift z ~ 6
利用流体动力学模拟和辐射转移程序，研究了$z\sim 6$类星体在其近区产生的星系际介质（IGM）中的附加加热效应。如果氦在HeII中占主导地位，IGM有效状态方程的归一化（$T_0$）和斜率（$γ$）都会被类星体的过度电离所修改。使用现有的限制$T_0$在$z\sim6$，我们讨论了HI和HeII再电离的性质和时代的影响。我们研究了HeIII区域的范围与类星体年龄的函数关系，并表明，对于$z \sim 6$类星体的典型推断年龄（即$\sim 10^8$年），它延伸到HI邻近区域的80%。对于这些长寿命，即使使用来自邻近区域的所有HI线，也可以检测到加热效应。使用通量和曲率概率分布函数（PDF），我们研究了作为IGM中初始物理条件的函数的加热效应的统计可探测性。对于目前的样本量，宇宙方差占主导地位的通量PDF。曲率统计更适合于捕捉宇宙方差之外的加热效应，即使样本量是目前可用的一半。
2014-07-16 astro-ph.CO
AGN proximity zone fossils and the delayed recombination of metal lines
我们模拟了暴露于活动星系核（AGN）波动辐射场下的星系际和环星系富金属气体随时间的演化。我们考虑暴露在河外背景（EGB）中的弥散气体密度（n_H = 10 ^-5 - 10 ^-3 cm ^-3），并且最初处于热平衡状态（T \sim 10^4 - 10^4.5 K）。一旦活动星系核附近的磁场开启，额外的光电离作用会迅速电离HI和金属。增强的活动星系核辐射场在典型的活动星系核寿命（τ_AGN = 1 - 20百万年）后关闭，场恢复到EGB强度，但金属仍然处于电离平衡之外，时间尺度可以大大超过τ_AGN。我们定义这一阶段的活动星系核邻近区的“化石”相，并表明，高电离阶段（如OVI，NeVIII，MgX）一般增强，而低离子的丰度减少。相比之下，HI由于其在扩散密度下的低中性部分而迅速重新平衡（<<tau_AGN）。我们表明，金属柱密度的干预气体中观察到的类星体视线的吸收显着影响延迟重组的广泛的密度，金属丰度，活动星系核的强度，寿命和占空比。我们对Tripp等人（2011）观测到的z = 0.9的NeVIII吸收体进行了建模，认为它们出现在可能的化石区或最近开启的活动星系核附近，我们证明，在低红移时，即使是中等强度的活动星系核也可以显著增强在没有活动星系核的情况下观测到的星系环星系介质中的高离子金属柱。在类星体时代，化石邻近带可能非常重要，z \sim 2 - 5。活动星系核邻近区化石允…
2013-09-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological radiative transfer for the line-of-sight proximity effect
利用三维辐射转移模拟方法研究了高红移类星体周围Ly-a森林中邻近效应随红移和环境的变化。分析是基于暗物质只有模拟在红移3，4，和4.9，采用一个有效的重子物质的状态方程，我们推断HI密度和温度的宇宙学盒。用辐射转移程序计算了紫外背景（UVB）和附加类星体辐射，其莱曼极限通量分别为L_{νLL} = 1 e31和1 e32 erg / Hz s，直至达到平衡位形。我们分析模拟光谱起源于类星体在最大质量的晕，在一个随机的灯丝和在一个空白。邻近效应的研究使用通量传输统计，特别是与归一化的光学深度。超过半径r > 1 Mpc / h的类星体，我们测量的传输配置文件符合几何稀释的类星体电离辐射。只有当强吸收体干扰视线时，才能看到偏离几何稀释。类星体周围的宇宙密度分布导致了归一化光学深度的大散射。散射随红移和类星体光度的增加而减小。平均邻近效应提供了一个平均信号，该平均信号在高达r \approx 15 Mpc / h的尺度上被随机大尺度密度增强所偏置。邻近效应强度的分布提供了沿各个视线的邻近效应的量度。它显示了一个明显的最大值，几乎没有环境偏见。因此，它可以用于UVB的无偏估计。不同的光谱能量分布之间的类星体和UVB修改的配置文件，可以合理地很好地纠正分析。一些莱曼限制系统已被确定，防止检测的邻近效应，由于阴影。
2010-09-17 astro-ph.CO
The Contribution of AGN Accretion Disks to Hydrogen Reionization
通过追踪第一代超大质量黑洞（SMBH）的生长和电离输出，研究了高红移（z>6）活动星系核（AGN）对宇宙氢再电离的贡献.我们的计算是锚定的z~6类星体的观测人口，追溯的吸积流的能量谱分布（SED）的发展，这些早期的活动星系核和考虑各种增长的历史，包括超爱丁顿吸积。与固定形状的SED相比，演变中的薄圆盘可以产生高达80%的电离辐射。在各种SMBH增长的情况下，活动星系核对再电离的贡献仅限于晚期（z<7），与恒星形成星系相比仍然是次主导的。这一结论适用于低光度z=6活动星系核的空间密度（仍然未知），并允许超爱丁顿吸积的增长方案。在SMBH质量增长相对缓慢的情况下，AGN对再电离的贡献可以延伸到更早的时期（z>8），即，低吸积率和/或高自旋。最后，我们证明了我们的框架可以重现所观察到的类星体邻近区的大小，z=6类星体周围的紧凑的邻近区可以解释的超爱丁顿吸积的晚发病。
2021-12-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Staring at the Shadows of Archaic Galaxies: Damped Ly$α$ and Metal Absorbers toward a Young $z \sim 6$ Weak-line Quasar
利用Gemini/GNIRS、Magellan/FIRE和VLT/MUSE的观测数据，对PSOJ 083 +11的LyPDMATHABMM晕和吸收系统进行了表征. PSOJ 083 +11是一个独特的$z=6.3401$弱线类星体.氢和几条金属线的强吸收（例如，CII、MgII和OI），这表明存在：（i）在$z=6.314$处的近似亚阻尼Ly $α$（亚DLA）系统和（ii）在$z=2.2305$处的MgII吸收体。为了描述所观察到的阻尼翼信号，我们模拟的Ly $α$吸收与子DLA与中性氢柱密度为$\log N_\mathrm{HI} = 20.03 \pm 0.30$ cm $^{-2}$和吸收从星系际介质的中性分数约为10%的组合。PSO J 083 +11的亚DLA具有[C/O] $=-0.04 \pm 0.33$的丰度比和[O/H] $=-2.19 \pm 0.44$的金属丰度，类似于低红移贫金属DLA。这些测量表明，sub-DLA可能会截断PSO J 083 +11的邻近区的大小和复杂的类星体寿命测量。然而，这个类星体在MUSE数据立方体中没有显示出Ly $α$晕的迹象，其中估计的表面亮度的$1σ$极限为$2.76 \times 10^{-18}$ erg s $^{-1}$ cm $^{-2}$ arcsec $^{-2}$，孔径大小为1角秒，或相当于Ly $α$光度$…
2022-04-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
H0LiCOW VIII. A weak lensing measurement of the external convergence in the field of the lensed quasar HE$\,$0435$-$1223
本文对四重透镜类星体HE $\,$ 0435 $-$ 1223沿视线的外会聚进行了弱引力透镜测量。使用深r波段图像从斯巴鲁-Suprime-Cam，我们观察星系下降到3 $σ$极限星等的$\sim 26$马格斯导致源星系密度为14星系/弧分$^2$后，基于红移的削减。使用修复技术和多尺度熵滤波算法，我们发现，在接近镜头的区域具有估计的外部收敛$κ=-0.012^{+0.020}_{-0.013}$，因此是边缘欠密。我们还排除了质量大于$M_{\rm vir}=1.6\times10^{14}h^{-1}M_\odot$（68 $\%$置信限）的任何晕的存在。我们的研究结果，与以前的研究一致，这个镜头，证实了干预质量沿视线到HE $\,$ 0435 $-$ 1223不会影响显着的宇宙学结果推断，从时间延迟测量的特定对象。
2017-11-23 astro-ph.CO
Impact of Self-shielding Minihalos on the Ly$α$ Forest at High Redshift
本文结合一维辐射流体动力学与大尺度模拟，量化自屏蔽小晕对高红移 Ly$α$ 森林的吸收、功率谱及大晕周边通量的影响，并提出可据此约束电离背景强度。
2024-06-15 astro-ph.CO
