X-ray observation of ULAS J1120+0641, the most distant quasar at z=7.08
我们的目标是探讨高红移宇宙中吸积超大质量黑洞的辐射机制。我们研究了ULAS 1120 +0641的X射线谱，它是迄今为止探测到的红移最高的类星体，z=7.085，是XMM-Newton深度观测到的（340 ks）。尽管积分时间很长，但频谱分析受到统计数据不足的限制，仅检测到150个源计数。我们测量了2-80 keV静止帧（0.3-10 keV观测）能带的光谱。假设一个简单的幂律模型，我们发现在2-10 keV波段，光子指数为2.0+/-0.3，光度为6.7+/-0.3 10^44 erg/s，而本征吸收柱只能受到松散的约束（NH<1 E23 cm^-2）。结合我们的数据和已发表的数据，我们计算出类星体的X射线光谱指数α_OX为1.8 +/-0.1，与适用于低红移类星体的α_OX-UV光度关联一致。我们将ULAS 1120 +0641的光谱能量分布的覆盖范围扩展到高能量。这是第二次通过深X射线观测研究z >6的类星体。与以前对z~6活动星系核样品的研究一致，我们没有发现任何宽带能量分布演化的迹象。事实上，从我们的数据集ULAS 1120+0641是无法区分的人口光学明亮的类星体在较低的红移。
2014-02-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
How probable is the Lyman-$α$ damping wing in the spectrum of the redshift z = 5.9896 quasar ULAS J0148+0600?
本文利用 Sherwood-Relics 模拟评估红移 z=5.9896 类星体 J0148 光谱中 Lyman-α 阻尼翼的出现概率，发现再电离晚期结束是重现该阻尼翼的必要条件，但其同时匹配近区大小的先验概率较低，可能暗示电离发射存在短期变化或受邻近效应影响。
2025-05-29 astro-ph.CO
Observations of the Lyman series forest towards the redshift 7.1 quasar ULAS J1120+0641
我们给出了一个30小时的积分甚大望远镜X射线射谱的莱曼系森林对$z = 7.084$类星体ULAS J1120+0641。在${\rm S/N}>5$上唯一检测到的传输仅限于Ly $α$森林中的七个狭窄的尖峰，在红移范围$5.858<z<6.122$内，正好在Ly $β$森林开始的波长的方向上。使用${\rm S/N}=4.5$，还可能在$z=6.854$的Ly $β$森林中检测到另一个未解决的尖峰。我们还提出了修正的哈勃空间望远镜F814 W测光的源。来自透射尖峰的总通量与F814 W测光一致，因此莱曼系森林中的所有透射都可能被检测到。在Ly $α$森林中，从$z=6.122$一直到$z=7.04$的类星体近带，存在一个Gunn-Peterson（GP）槽。该槽的共同移动长度为$240\,h^{-1}$ Mpc，是下一个已知最长的GP槽的两倍多。我们结合光谱和光度的结果来约束的演变与红移，$τ_{\rm GP}^{\rm eff}$扩展辛普森等类似的分析，我们发现$τ_{\rm GP}^{\rm eff} \propto (1+z)^ξ$，其中$ξ= 11.2^{+0.4}_{-0.6}$，$z > 5.5$的Ly $α$有效的光学深度。然而，这些数据提供的体积加权氢星系际（IGM）中性分数在$z\sim 6.5$，$x_{\rm HI} > 10^{-4}$，类似于在红移$z\…
2017-02-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measurement of the small-scale structure of the intergalactic medium using close quasar pairs
星系际介质（IGM）中扩散气体的分布在被称为莱曼- $α$森林的遥远背景类星体的光谱上留下了一系列氢吸收线。宇宙流体动力学模拟预测，IGM密度波动被抑制在一个特征尺度以下，其中热压力平衡重力。我们测量了这种压力平滑规模量化吸收相关性的样本密切类星体对。我们将我们的测量结果与流体动力学模拟进行了比较，其中压力平滑由IGM的综合热历史确定。我们的研究结果是一致的标准模型的光致电离加热的紫外线辐射背景，再电离宇宙。
2017-04-26 astro-ph.CO
Near Infrared Photometric properties of 130,000 Quasars: An SDSS-UKIDSS matched catalog
我们提供了一个包含超过130，000个具有近红外光度特性的类星体候选者的目录，面积覆盖范围约为1，200 deg^2。这是通过将光学ugriz波段的斯隆数字巡天（SDSS）与近红外YJHK波段的UKIRT红外数字巡天（UKIDSS）大面积巡天（LAS）相匹配来实现的。我们将大约100万个SDSS DR 6光度类星体目录与UKIDSS LAS（ULAS）的数据发布3相匹配，并生成了一个包含130，827个物体的目录，其中74，351个物体具有光学和K波段探测，42，133个物体具有完整的9波段光度学。大多数SDSS对象（约85个）不匹配，仅仅是因为ULAS未涵盖这些对象。对于K >18.27的天体，我们匹配的星表的表面密度为~53 deg^-2;使用我们匹配的星表以及UKIDSS DXS的数据进行的测试表明，我们的极限星等为i ~ 20.6。光学和近红外的色红移图显示，在红移z > 2.0时，我们匹配的星表和最近的类星体颜色模型之间非常一致，而在更高的红移时，模型通常看起来比平均观测到的类星体颜色更蓝。gJK和giK色空间用于研究区分恒星和（中红移）类星体的方法，这是目前正在进行的类星体调查的关键。最后，我们报告了以前发现的高红移（z>4.6）和极高红移（z>5.7）类星体的近红外光度特性。
2010-12-19 astro-ph.CO
Discovery of three z>6.5 quasars in the VISTA Kilo-degree Infrared Galaxy (VIKING) survey
研究最高红移的类星体可以限制星系和黑洞形成的模型，也可以探索早期宇宙中的星系际介质。迄今为止，光学测量已经发现了60多个z~6.4的类星体，这是使用z波段和CCD探测器设定的极限。只有一个z>6.4的类星体被发现，即z=7.08的类星体ULAS J1120+0641，使用近红外成像。在这里，我们报告发现了三个新的z>6.4类星体在332平方度的可见光和红外巡天望远镜天文学千度红外星系（VIKING）调查，从而将数量从1扩展到4。新发现的类星体的红移分别为z=6.60、6.75和6.89。绝对星等在-26.0到-25.5之间，比ULAS J1120+0641暗0.6 -1.1等。近红外光谱显示，在所有三个对象的MgII发射线。类星体由质量为~（1-2）× 10^9太阳质量的黑洞提供能量。在我们探测到的6.44<z<7.44的红移范围内，我们可以为ρ（M_BH>10^9 M_sun）> 1.1 × 10 ^（-9）Mpc^（-3）的超大质量黑洞的空间密度设定一个下限。在我们测区发现的三个类星体，外推到z~7时，与z=6的类星体光度函数一致。我们没有发现类星体的空间密度随着红移从z=6到z=7的增加而急剧下降的证据。
2013-12-18 astro-ph.CO
X-ray ionization of the intergalactic medium by quasars
我们用辐射传输程序\texttt{CRASH4}研究了类星体对周围星系际介质电离的影响。在与解析解比较后，我们对一个包含类ULAS J1120+0641的宇宙体（$ \approx 1.5\times 10^4$ Mpc $^3 h^{-3}$）进行了后处理，类ULAS J1120+0641的类星体被一个$5 \times 10^{11} {\rm M}_\odot h^{-1}$暗物质晕所包围。我们发现：（一）平均HII区域（$R\sim3.2$ ~pMpc在寿命$t_f = 10^7$ ~yrs中）主要由UV通量设定，与半解析标度关系一致;（ii）在很大程度上中性的（$x_{\textrm{HII}} < 0.001$），温热（$T\sim 10^3$ ~K）尾在电离锋外延伸了几个Mpc，这是X射线通量的结果;（iii）LyC不透明的不均匀性诱导$R$中的视线（LOS）散射高达几个物理Mpc，与DLA方案一致，提出解释ULAS J1120+0641电离区域的异常大小。另一方面，与电离率$\dot{N}_{γ,0} \sim 10^{57}$ ~s $^{-1}$，假设的DLA集群和气体不透明度，只有一个LOS显示HII区与观察到的兼容。我们推断，要么类星体的电离率至少低一个数量级，要么ULAS J1120+0641亮相比$10^7$ ~ yrs短。
2018-05-29 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.atom-ph
The galaxy environment of a QSO at z ~ 5.7
高红移的类星体被认为存在于早期宇宙中的大质量晕中，因此应该位于星系过密的区域，这些星系被认为会演化成本地宇宙中的星系团。然而，尽管做了许多努力，星系过密度和z~6类星体之间的关系仍然是模糊的。这可能是由于在z~6类星体附近很难找到具有精确红移的星系。到目前为止，对z~6类星体的高密度研究主要是基于对Lyman break星系（LBG）的研究，LBG探测的红移范围为Δ z ~ 1。这个范围足够大，可以选择可能与类星体没有物理关系的星系。我们使用深窄和宽带成像研究的z=5.72类星体ULAS J 0203 +0012的环境。我们的窄波段选择的莱曼α发射体（LAEs）探测的红移范围是Δ z ~ 0.1，这是显着窄于LBG搜索。这是第一次在z~6类星体附近寻找LAEs，试图为类星体再电离末期的环境提供线索。与空白视野相比，我们发现ULAS J 0203 +0012周围的LAE没有增强。我们探讨了不同的解释和解释，这种未检测到的星系过密度，包括（1）强电离的类星体可能会阻止星系形成在其附近和（2）高红移类星体可能不会居住在最大质量的暗物质晕的中心。
2013-08-18 astro-ph.CO
Quantitative Constraints on the Reionization History from the IGM Damping Wing Signature in Two Quasars at z > 7
在再电离过程中，星系际介质（IGM）中的中性氢在高红移类星体的光谱上留下了阻尼翼吸收特征的印记。对这个特征的探测为一个显著中性的宇宙提供了令人信服的证据，并使在那个时期测量氢中性部分$x_{\rm HI}(z)$成为可能。然而，从这种技术获得可靠的定量约束，是具有挑战性的，由于随机性引起的补丁内-外拓扑结构的再电离，退化类星体的寿命，和未知的未吸收类星体光谱接近休息帧Ly $α$。通过对高红移宇宙的高分辨率流体动力学模拟，将再电离拓扑的大体积半数值模拟与一维辐射转移相结合，建立了类星体再电离过程中的透射谱模型。我们最先进的方法捕捉到了在偏置类星体晕中阻尼翼强度的分布，这些偏置类星体晕应该在更早的时候被再电离，以及类星体环境中由其自身电离辐射引起的中性气体的侵蚀。结合这个详细的模型与我们的新技术预测类星体的连续性及其相关的不确定性，我们引入了贝叶斯统计方法来共同约束中性的宇宙和类星体的寿命从个人类星体光谱的分数。我们将这种方法应用于已知的两个最高红移类星体ULAS J1120+0641和ULAS J1342+0928的光谱，并测量了体积平均中性分数$\langle x_{\rm HI} \rangle(z=7.09)=0.48^{+0.26}_{-0.26}$和$\langle x_{\rm HI} \rangle(z=7.54)=0.60^{+0.20}_{-0.23}$（后中位数…
2018-02-16 astro-ph.CO
Combined constraints on intergalactic dust from quasar colours and the soft X-ray background
除非得到适当的修正，星系际尘埃的存在将引入一个红移依赖的星等偏移标准烛光源。与无尘宇宙相比，这将导致高估亮度距离，并使宇宙学参数估计产生偏差，例如，Ia型超新星观测。在本文中，我们模型的光学消光和X射线散射特性的星系际尘埃颗粒约束星系际不透明度使用观测到的类星体的颜色和软X射线背景的组合分析。类星体的颜色有效地限制了小于~0.2微米的星系际尘埃颗粒的数量，达到了我们预期Ia型超新星星等-红移关系中相应的系统误差次主导的程度。软X射线背景观测有助于改善对非常大的尘埃颗粒的约束，因为光学红变的量非常小，因此更难以校正。对于红移z = 1的光源，我们目前的上限对应于光学波长处约0.25量级的调光，这太小而不能减轻对暗能量的需求，但就相对误差而言却很大。然而，我们希望通过对X射线背景的可能来源的更好理解，结合对活动星系核等致密X射线源的观测，有可能大大降低这一界限。
2012-09-04 astro-ph.CO
Quasar Ionization Front Lyα Emission in an Inhomogeneous Intergalactic Medium
类星体在再电离过程中的电离前沿（T ~ 30，000 K，中性氢分数~ 0.5）的条件是通过氢原子的碰撞激发产生莱曼α发射的理想条件。对这种辐射的观测，可以在天空中对向大于10弧分的$^2$，将明确地证明在所观测的时期存在中性星系际介质，对再电离的进展施加有价值的限制。我们发现，预期的莱曼α表面亮度明显弱于先前确定的，可能是不可能观察到与当前和不久的将来的仪器。过去的工作计算了莱曼α发射从类星体电离前在均匀介质中的聚集因子近似占不均匀性。我们发现，使用一维辐射转移计算，这种近似高估了发射的一个因素>3。我们的计算模型的电离光子的传播和计算莱曼α发射类星体电离前沿的视线从流体动力学宇宙学模拟在z = 7.1。为了更好地理解发射的物理性质，我们还开发了一个分析模型，准确地描述了完整的辐射转移计算的结果。
2014-09-02 astro-ph.CO
Ten More New Sightlines for the Study of Intergalactic Helium, and Hundreds of Far-UV-Bright Quasars, from SDSS, GALEX, and HST
沿类星体视线的吸收仍然是在大部分星系际介质（IGM）中HeII再电离的最敏感的直接措施之一。直到最近，只有不到六个适合于HeII Gunn-Peterson测试的未被遮蔽的类星体视线被发现;虽然这些少数人表现出很大的希望，但小样本量限制了宇宙学推断的信心。我们最近又增加了9个这样的干净的HeII类星体，利用SDSS类星体样本，GALEX的宽带紫外成像和HST的高产紫外光谱确认。在这里，我们通过将SDSS DR 7和GALEX GR 4 +5交叉关联到目录428个SDSS和165个z>2.78的其他类星体来显着扩展这种方法，这些类星体可能（~70%）有GALEX检测，这表明它们在远紫外线下是明亮的。侦察HST周期16补充棱镜数据为29个这些新的类星体GALEX匹配光谱确认17确实远紫外明亮。这些确认中至少有10个具有清晰的视线，一直到HeII莱曼α，大大增加了已知的干净HeII类星体的数量，并重申了我们的选择技术的数量级提高了效率。将这个项目和我们过去的项目的确认结合起来，产生了二十多个HeII类星体，使样本增加了五倍。这些提供了实质性的进展，朝向样本的HeII类星体的视线足够大，并跨越足够的红移范围，使统计IGM研究，可能会避免个别对象的特殊性和视线的变化。我们扩展的数百个高可能性远紫外亮类星体的目录也将有助于理解类星体本身的极端紫外特性。
2009-09-22 astro-ph.CO
Simulating intergalactic quasar scintillation
遥远类星体的星系间闪烁对自由电子敏感，因此补充了探测中性星系间介质（IGM）的Ly $α$吸收线实验。我们提出了一个新的计划来计算IGM折射闪烁效应的远距离源结合自适应网格细化宇宙学模拟。首先，我们验证我们的模型再现著名的星际闪烁（ISS）的银河系源。模拟的宇宙密度场，然后用来推断星系际闪烁的统计特性。与以前的说法相反，我们发现，在$z<2$的模拟IGM的散射措施是$\langle \mbox{SM}_{\equ}\rangle=3.879$，即几乎40倍大于通常假设的平滑IGM。这产生范围从0.01（$ν_s=5$ GHz）到0.2（$ν_s=50$ GHz）的平均调制指数;在$ν_{s}\gsim30$ GHz以上，IGM贡献在ISS调制上占主导地位。我们比较我们的模型与数据从$0.3\leq z\leq 2$类星体样品观察到在$ν_{\obs}=8.4$ GHz。对于这种高频率（$10.92\leq ν_s \leq 25.2$），高银河纬度样本ISS是可以忽略不计的，IGM闪烁可以再现所观察到的调制与4%的准确度，而不调用内在的源的变化。最后，我们讨论了使用IGM闪烁作为工具来确定沿视线的干预高$z$组/簇的存在的可能性，从而使其成为适当补充最近通过\textit{Planck}获得的Sunyaev-Zeldovich数据的探针。
2013-07-09 astro-ph.CO
Improved measurements of the intergalactic medium temperature around quasars: possible evidence for the initial stages of He-II reionisation at z~6
我们目前的测量星系际介质（IGM）的温度在~5适当兆秒差距的7个发光类星体在z~6。约束条件是从类星体近区莱曼α吸收线的多普勒宽度获得的，并建立在我们以前对z=6.02类星体SDSS J 0818 +1722的测量基础上。扩大后的数据集，加上对系统不确定性的改进处理，在平均密度为log（T_0/K）= 4.21 \pm 0.03（\pm^0 .06_0.07），置信度为68%（95%）的情况下，对于3.2 < log（T_0/K）< 4.8的平坦先验分布，得出平均温度。相比之下，在z~5处从一般IGM测量的温度要低约0.3 dex，这意味着这些类星体周围有一个额外的热源，这在一般IGM中还不存在。这种加热最有可能是由于最近在这些类星体附近的He-II再电离，这些类星体具有坚硬的非热电离光谱。因此，升高的温度可能代表了在高红移宇宙中最有偏差的区域中He-II再电离的最早阶段的证据。温度作为距离类星体距离的函数是一致的，log（T_0/K）~4.2，没有视线热邻近效应的证据。然而，类星体近带的有限范围阻止了大于~5 Mpc的He-III区域的检测。假设类星体已使其附近的He-II再电离，我们推断数据与持续时间超过10^6.5年的平均光学亮相一致。这些测量代表了迄今为止最高的红移IGM温度约束，从而为对抗H-I再电离模型提供了有价值的数据集。
2011-10-03 astro-ph.CO
A new way of detecting intergalactic baryons
对于河外光的每个光子波包，由视线星系间等离子体的色散导致包络宽度的增加和载波频率的啁啾（漂移）。它表明，对于许多时间上重叠的波包与随机历元相位的连续发射，如类星体在无线电波段，这反过来又导致准周期变化的强度到达的时间尺度之间的相干时间（定义为频率选择的带宽的倒数，这里取为无线电观测的0.01GHz量级）和拉伸包络，大部分的波动功率在后一个尺度上，对于星系际色散，这通常在毫秒范围内。因此，通过在如此短的尺度上监测类星体的光变曲线，应该有可能确定沿着许多方向和距离到各种类星体的视线等离子体柱，从而提供近宇宙中电离重子的三维图像。
2013-01-20 astro-ph.CO
A New Method to Directly Measure the Jeans Scale of the Intergalactic Medium Using Close Quasar Pairs
虽然星系际介质（IGM）中的重子在Mpc尺度上跟踪暗物质，但小尺度（~100 kpc）的波动被压力支持所抑制，类似于经典的金斯论点。这个金斯过滤尺度具有基本的宇宙学意义：它提供了再电离事件中紫外光子注入的热量的热记录，确定了IGM的团块，并为引力坍缩设定了最小质量尺度，这是星系形成的关键量。不幸的是，通过纯纵向莱曼-α森林光谱的标准分析进行测量是非常具有挑战性的，因为吸收线的热多普勒展宽是高度简并的。在这项工作中，我们表明，可以直接测量的Jeans标度通过表征的相干性的相关莱曼α吸收类星体对的间距足够小，以解决它。为此，我们提出了一种新的技术，基于概率分布函数（PDF）的相位角差的同源纵向傅里叶模在密切的类星体对光谱。贝叶斯形式主义的相位角PDF的基础上，和MCMC技术被用来表征未来的牛仔裤尺度测量的精度，并探讨退化与其他热参数管理的IGM。IGM的半解析模型用于从暗物质模拟生成500个热模型的网格。我们的全参数研究表明，一个现实的样本只有20个密切的类星体对光谱可以精确到5%的精度，独立的参数控制的IGM的温度-密度关系的金斯尺度。我们表明，这种新方法是不敏感的电池的系统，如连续拟合误差，不精确的知识的噪声和光谱分辨率，金属线吸收。
2013-05-01 astro-ph.CO
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
Enhanced ionizing radiation in close proximity to redshift $z\gtrsim 6$ quasars creates short windows of intergalactic Ly$α$ transmission blueward of the quasar Ly$α$ emission lines. The majority of these Ly$α$ near-zones are consistent with quasars that have optically/UV bright lifetimes of $t_{\rm Q}\sim 10^{5}-10^{7}\rm\,yr$. However, lifetimes as short as $t_{\rm Q}\lesssim 10^{4}\rm\,yr$ appear to be required by the smallest Ly$α$ near-zones. These short lifetimes present an apparent challenge for the growth of $\sim 10^{9}\rm\,M_{\odot}$ black holes at $z\gtrsim 6$. Accretion over longer…
2022-12-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
A first direct measurement of the intergalactic medium temperature around a quasar at z=6
星系际介质（IGM）的热状态提供了HI和HeII再电离时期的间接探测。目前对Lya森林IGM温度的限制仅限于红移范围2<z<4.5，限制了探测HI再电离热记忆的能力。本文通过分析SDSS J 0818 +1722近区Lya吸收线的多普勒宽度，首次直接测量了z=6类星体周围的IGM温度。我们使用一个高分辨率（R= 40000）凯克/HIRES光谱结合详细的数值模拟，以获得温度在平均密度，T_0=23600 \pm^5 000_6900 K（\pm^9 200_9300 K）在68（95）%的置信度假设先验概率13500 K <T_0<38500 K以下HI和HeII再电离。这使我们能够将HI再电离的红移z_H的上限设置在SDSS J 0818 +1722的33 Mpc内。如果类星体使其附近的HeII再电离，那么在瞬时再电离的极限下，我们推断z_H<9.0（11.0），置信度为68%（95%），假设光加热是主要热源，HI再电离是由具有软光谱的电离源驱动的，这是典型的星族II星。如果SDSS J 0818 +1722周围IGM中的HI和HeII被一群大质量无金属恒星同时再电离，其特征是非常硬的电离光谱，我们得到一个更严格的上限z_H<8.4（9.4）。在更高的红移下开始再电离产生的温度相对于我们的约束太低，除非HI电离源或类星体本身的光谱比通常假设的要硬得多。
2010-03-25 astro-ph.CO
Equation of state of the intergalactic medium in the early Universe
类星体光谱中Ly $α$森林的光谱被证明是探测星系际气体的有用工具。我们开发了Ly $α$林线Voigt轮廓拟合的自动程序。我们在Keck望远镜存档的9个高分辨率（$\sim 50000$）类星体的高信噪比（$\sim 50 -100$）谱上运行该程序，获得了拟合良好的Ly $α$单谱线的样本。用物理上合理的模型拟合该样品的柱密度和多普勒参数的联合二维分布，我们估计了星系际介质状态方程在红移范围$z\sim 2-3$内的幂律指数$γ$。我们发现，我们的测量是在协议与其他群体获得的Voigt轮廓拟合技术的测量。
2018-03-02 astro-ph.CO
Reionization history constraints from neural network based predictions of high-redshift quasar continua
早期宇宙的观测表明，再电离是由$z\sim6$完成的，然而，这个过程的确切历史仍然是未知的。测量中性部分在这一时期演化的一种方法是通过观测高红移类星体的Ly $α$阻尼翼。为了限制类星体观测中的中性部分，我们需要一个精确的Ly $α$周围类星体光谱模型，在光谱被其宿主星系处理之后，但在它被中间IGM的吸收和阻尼改变之前。在本文中，我们提出了一种新的机器学习方法，使用人工神经网络，重建类星体连续体周围的Ly $α$。我们的QSANNdRA算法改善了这种重建的错误相比，最先进的PCA为基础的模型在文献中平均14.2%，并提供了6.1%的改善，平均相比，其扩展。与扩展的PCA模型相比，QSANNdRA进一步实现了22.1%和16.8%的改善时，最相似的两个高红移类星体的研究中，ULAS J1120+0641在$z=7.0851$和ULAS J1342+0928在$z=7.5413$的低红移类星体进行评估。使用我们更精确的重建这两个$z>7$类星体，我们估计中性分数的IGM使用均匀再电离模型，并发现$\bar{x}_\mathrm{HI} = 0.25^{+0.05}_{-0.05}$在$z=7.0851$和$\bar{x}_\mathrm{HI} = 0.60^{+0.11}_{-0.11}$在$z=7.5413$。我们的结果与文献一致，有利于快速结束再电离。
2020-05-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Faint End of the Quasar Luminosity Function at z~4: Implications for Ionization of the Intergalactic Medium and Cosmic Downsizing
本文提出了一种更新的z ~ 4类星体光度函数（QLF）的测定方法，改进了Glikman等人（2010）提出的QLF暗端测定方法的质量。我们已经从我们的调查样本中观察到了另外43个候选者，在z = 4.23处产生了一个额外的类星体，并将我们光谱跟踪的完整性提高到48%，因为在我们3.76 deg 2的调查区域内，候选者比R = 24亮。我们研究的效果，使用K-校正计算静止帧绝对星等在1450 A相比，直接从对象光谱测量M1450。我们发现一个光度依赖的偏见：基于模板的K-校正高估了低光度类星体的光度，可能是由于他们依赖于来自更高光度类星体的模板。结合我们的样本与明亮的类星体从斯隆数字巡天，并使用基于光谱的M1450的所有类星体，我们适合双幂律的分箱QLF。我们的最佳拟合有一个亮端斜率，α = 3.3 \pm 0.2，和一个暗端斜率，β = 1.6（+0.8/-0.6）。我们的新数据修正了QLF的模糊端斜率，使其更平坦，类似于在z ~ 3处测量的值。破裂的光度，虽然没有受到很好的限制，但在M* = -24.1（+0.7/-1.9），比z ~ 3大约暗1 - 1.5等。这个QLF意味着类星体占了IGM在这些红移下所需辐射的一半左右。
2011-01-03 astro-ph.CO
We continue our series of papers on intergalactic medium (IGM) tracers using quasi-stellar objects (QSOs), having examined gamma-ray bursts (GRBs) and blazars in earlier studies. We have estimated the IGM properties of hydrogen column density (Nhxigm), temperature and metallicity using XMM-Newton QSO spectra over a large redshift range, with a collisional ionisation equilibrium (CIE) model for the ionised plasma. The Nhxigm parameter results were robust with respect to intrinsic power laws, spectral counts, reflection hump and soft excess features. There is scope for a luminosity bias given bo…
2022-03-20 astro-ph.CO
On the Accretion Rates and Radiative Efficiencies of the Highest Redshift Quasars
我们估计了超大质量黑洞的吸积率，这些黑洞为20个z>5.8的最高红移类星体提供动力，包括迄今为止已知的最高红移类星体--z=7.09的ULAS J1120。分析是基于观测到的（静止坐标系）光学光度和可靠的“维里”估计的BH质量的类星体，并利用来自薄吸积盘理论的标度关系。通过假设盘的质量吸积率范围很广，dM_disk/dt~4-190 Msol/yr，大多数天体（80%）的dM_disk/dt~10-65 Msol/yr，证实了吸积流的Eddington限制性质。通过将我们对dM_disk/dt的估计与类星体的热光度的保守下限相结合，我们研究了η的哪些替代值最能解释所有可用的数据。我们发现，绝大多数类星体（约85%）可以用η~0.03-0.3范围内的辐射效率来解释，其中值接近通常假设的η=0.1。在这个范围内，我们得到ULAS J1120和SDSS J 0100的保守估计η>0.14（z=6.3），SDSS J1148的保守估计η>0.19（z=6.41;假设它们的BH质量是准确的）。吸积时间尺度一般在t_acc = M_BH / dM_BH/dt ~0.1-1 Gyr范围内，表明大多数类星体自BH种子形成以来可能有~1-10次质量e折叠。因此，我们的分析表明，最高红移类星体的可用光度和质量可以解释自洽内薄，辐射效率的吸积盘范例。辐射效率低的“超临界”吸积可能发生在更早的时期（即，z…
2017-02-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic Reionization on Computers: Statistical Properties of the Distributions of Mean Opacities
本文利用 CROC 模拟分析再电离时期星系际介质平均不透明度的统计分布，发现其在低红移与观测一致，但高红移分布过窄，印证模拟中再电离过早。
2025-03-13 astro-ph.CO
Prospects for constraining quasar ages with fiber spectrographs: quasar-induced Ly$α$ emission from the intergalactic medium
本文构建理论模型研究类星体诱发的星系际介质 Lyα 发射，发现光学厚气体云的荧光贡献主导，并评估了 PFS 巡天中类星体-Lyα 发射交叉相关的可探测性，指出该贡献仅能解释 BOSS/eBOSS 测量值的约 10%。
2024-06-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Significantly Neutral Intergalactic Medium Around the Luminous z=7 Quasar J0252-0503
明亮的$z\ge7$类星体提供了再电离时期超大质量黑洞和星系际介质演化的直接探测。在单一EoR类星体光谱中可以检测到IGM中中性氢留下的Ly $α$阻尼翼吸收，从而可以测量IGM中的中性部分。然而，阻尼翼的功能只被发现在两个$z>7$类星体在以前的研究。本文介绍了利用Keck/NIRES和Gemini/GMOS获得的$z=7.00$类星体DES J025216.64- 050331.8的新的高质量光学和近红外光谱。通过使用镁II单历元维里方法，我们发现它的主机$\rm (1.39\pm0.16) \times10^{9} ~M_\odot$ SMBH在$λ_{\rm Edd}=0.7\pm0.1$的爱丁顿比吸积，与其他发光$z\sim 7$类星体中看到的值一致。此外，光谱的Ly $α$区域表现出强阻尼机翼吸收特征。在类星体光谱中没有相关的金属吸收，表明这种吸收是由中性IGM留下的。使用Davies等人开发的最先进的模型，我们在类星体寿命为$10^3\le t_{\rm Q}\le10^8$年的边缘化时，在68%（95%）的置信区间内测量到体积平均中性氢分数为$\langle x_{\rm HI} \rangle = 0.70^{+0.20}_{-0.23} (^{+0.28}_{-0.48})$的$z=7$。这是迄今为止使用再电离时代类星体光谱测量到的最高IGM中性分数。
2020-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Highest Redshift Quasar at $z=7.085$: A Radio Quiet Source
我们提出了1-2 GHz的甚大阵列A配置的连续观测的最高红移类星体的日期，$z=7.085$类星体ULAS J112001.48+064124.3。结果表明，在类星体的光学位置或其附近，在$\geq 3σ$或$23.1 μ$ Jy束$^{-1}$的水平上没有射电连续辐射。该$3σ$极限对应于对于$α=0$的光谱指数的$L_{ν,1.4\,GHz} < 1.76 \times 10^{24}$ W Hz $^{-1}$的静止帧1.4 GHz亮度密度极限，以及对于$α=-1$的光谱指数的$L_{ν,1.4\,GHz} < 1.42 \times 10^{25}$ W Hz $^{-1}$的静止帧1.4 GHz亮度密度极限。对于$α=0$和$α=-1$，静止帧1.4 GHz光度极限分别为$L_{rad} < 6.43 \times 10^6 L_{\odot}$和$L_{\rm rad} < 5.20 \times 10^7 L_{\odot}$。对于上述光谱指数，静止帧1.4 GHz光度密度与$B$波段光学光度密度之比的导出极限分别为$R\rlap{}_{1.4}^{*} < 0.53$和$< 4.30$。根据我们对射电连续辐射和射电-光学光度比的上限，我们得出结论，这个类星体是射电宁静的，位于高红移（$z \gtrsim 6$）类星体射电宁静分布的低端。
2013-10-29 astro-ph.CO
Effective Opacity of the Intergalactic Medium from Galaxy Spectra Analysis
本文利用281个Lyman-Break Galerkin（LBG）在红移范围$2 \lesssim z \lesssim 3$内的合成光谱测量了星系际介质（IGM）的有效不透明度（$τ_{eff}$）。我们的光谱取自COSMOS Lyman-Alpha映射和层析观测（CLAMATO）调查，该调查来自W.M.上的低分辨率成像光谱仪（LRIS）。我是望远镜。我们在两个红移区间生成复合光谱，并将其与由简单恒星星族组成的光谱能量分布（SED）模型进行拟合。将这些SED模型外推到Ly $α$森林中，我们测量了$2.02 \leq z \leq 2.44$范围内的有效Ly $α$不透明度（$τ_{eff}$）。在$z = 2.22$中，我们通过对数据的幂律拟合来估计$τ_{eff} = 0.159 \pm 0.001$。这些测量结果与$z<2.5$类星体分析的估计一致，表明与规范化类星体连续体相关的系统误差并不重要。我们提供了一个高斯过程模型，我们的结果和以前的$τ_{eff}$测量，描述了从$z = 1.5 - 4$在$τ_{eff}$的陡峭的红移演化。
2020-05-22 astro-ph.CO
The Opacity of the Intergalactic Medium Measured Along Quasar Sightlines at $z\sim 6$
我们公开发布了一个新的$34$中等分辨率类星体光谱的样本，在$5.77\leq z_{\rm em}\leq6.54$观测的Echellette摄谱仪和成像仪（ESI）的凯克望远镜。这个类星体样本代表了一个理想的实验室，研究星系际介质（IGM）在再电离时代的结束阶段，并限制相变的时间和形态。对于我们最高信噪比光谱的$23$子集（S/N $>7$，每个$10\,{\rm km\,s^{-1}}$像素），我们提出了一个新的测量莱曼- $α$（Ly $α$）森林不透明度跨越红移范围$4.8\lesssim z\lesssim6.3$。我们仔细地消除了光谱区域，这些区域可能会导致我们的测量偏差，这是由于类星体邻近区域的额外透射通量，或者由于沿视线的强干扰吸收系统引起的额外吸收。我们比较观察到的IGM不透明度与红移的演变预测从流体动力学模拟均匀的紫外线背景（UVB）辐射，以及两个半数值补丁再电离模型，一个波动的UVB和另一个波动的温度场。我们的测量结果表明，在$z\gtrsim5.0$的不透明度急剧上升，散射增加，从而支持一个空间不均匀的再电离过程的图片，与以前的工作一致。然而，我们在$5.3\lesssim z\lesssim5.7$测量的光学深度明显高于以前的研究，这降低了最高不透明度Gunn-Peterson槽和IGM的平均不透明度趋势之间的对比度，这可能会缓解一些以前注意到的这些测量…
2018-08-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
A framework to measure the properties of intergalactic metal systems with two-point flux statistics
本研究提出一种利用两点流量统计无偏测量星系际金属系统丰度、温度、成团性的框架，在DESI早期数据等多离子样本上验证发现C IV丰度高于此前测量且存在演化，后续将用更多DESI数据开展深入研究。
2023-05-06 astro-ph.CO
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
Quasars are the most luminous non-transient objects known and as a result they enable studies of the Universe at the earliest cosmic epochs. Despite extensive efforts, however, the quasar ULAS J1120+0641 at z=7.09 has remained the only one known at z>7 for more than half a decade. Here we report observations of the quasar ULAS J134208.10+092838.61 (hereafter J1342+0928) at redshift z=7.54. This quasar has a bolometric luminosity of 4e13 times the luminosity of the Sun and a black hole mass of 8e8 solar masses. The existence of this supermassive black hole when the Universe was only 690 million…
2018-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Quasar Radiative Feedback May Suppress Galaxy Growth on Intergalactic Scales at $z = 6.3$
研究发现类星体辐射抑制了附近星系的近期恒星形成，表明快速H2光解离可能解释了其辐射反馈作用。
2025-11-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
A complete 3D numerical study of the effects of pseudoscalar-photon mixing on quasar polarizations
我们提出的三维模拟的结果，类星体偏振的赝标量光子混合存在的星系际介质。假设星系际磁场在波矢空间是不相关的，但在实空间是相关的。这样一个场，如果它的起源是原始的，就可以得到。此外，我们假设，类星体，位于宇宙学距离，有可忽略的初始偏振。在赝标量光子混合的存在下，我们表明，通过与观测的直接比较，这可以解释大爆炸宇宙学框架内观察到的类星体极化的大尺度排列。我们发现，模拟结果给出了一个相当好的拟合观测数据。
2012-03-15 astro-ph.CO hep-ph
Estimation of the temperature-density relation in the intergalactic medium at $\mathbf{z\sim 2-4}$ via Ly$\mathbfα$ forest
类星体光谱提供了一个独特的机会，研究星系际介质在高红移。对Ly $α$森林的谱分析使我们能够约束星系际介质的有效状态方程及其在宇宙演化过程中的变化。本文根据Keck望远镜获得的50个高分辨率类星体光谱中Ly $α$森林线的Voigt轮廓拟合，给出了$z=1.6-3.7$范围内6个红移仓IGM中温度-密度关系的幂律指数$γ$的新测量值。我们发现IGM态在$z\sim 3$处接近于等温态（$γ\approx 1$），这可能表明HeII在此红移处发生了再电离.
2018-06-04 astro-ph.CO
X-shooter observations of QSO pairs
类星体对的观测是研究星系际介质的有力工具，特别提供了不仅沿视线而且沿横向的类星体辐射反馈的信息。在本文中，我们提出的光谱的四个类星体对，我们观察到的X-射手，我们讨论了两个单独的光谱的影响，存在一个密切的类星体在前景。
2011-01-10 astro-ph.CO
WEAVE-QSO: A Massive Intergalactic Medium Survey for the William Herschel Telescope
在这些会议记录中，我们描述了WEAVE-QSO调查，该调查将从2018年开始观测大约40万个高红移类星体。这次调查是在4.2米威廉赫歇尔望远镜进行的更广泛的WEAVE调查的一部分。我们将主要关注科学目标，但也将简要总结预期的目标选择方法和预期的调查计划。理解宇宙膨胀的明显加速是我们这个时代的关键科学挑战之一。人们已经提出了许多实验来研究这种膨胀，使用各种技术。在这里，我们描述了一个调查，可以测量这种加速度，因此有助于阐明暗能量的性质：莱曼α森林（和类星体吸收一般）的光谱向z>2类星体（QSO）的调查。对中微子质量和暖暗物质的进一步限制也在预料之中。同样的数据也将通过研究与附近星系和宇宙网相关的流入/流出气体的性质来阐明星系形成。气体的性质对密度、温度、紫外线辐射、金属丰度和丰度模式都很敏感，因此以各种方式制约着星系形成。WEAVE-QSO将研究柱密度动态范围超过8个数量级的吸收体、它们的热展宽以及大量元素和电离物质。WEAVE-QSO调查的一个核心原则是主要通过使用J-PAS（r < 23.2）和Gaia（r < 20）数据以接近100%的效率瞄准QSO。
2016-11-28 astro-ph.CO
Three- and two-point spatial correlations of intergalactic medium at $z\sim 2$ using projected quasar triplets
我们目前的两个和三个点的相关函数的Ly $α$森林（在$2\le z\le 2.5$）的分析使用的X-射手光谱的三个背景类星体三胞胎探测横向分离0.5-1.6 pMpc。我们目前的统计数据的基础上确定使用Voigt轮廓拟合传输通量和云。我们表明，所观察到的两点，三点相关函数和减少三点相关（即Q）很好地再现了我们的模拟。我们分配的概率，同时使用我们的模拟实现所有观察到的相关性。我们的模拟表明，增加相关幅度和Q与增加$N_{\rm HI}$。我们在观察中也大致看到了这一趋势。我们在其中一个三联体中鉴定出17 $\mathring{A}$（即14.2 $h^{-1}$ cMpc，报告的最长之一）宽的并发缺口。这样的间隙只在我们模拟的视线中的14.2%中实现，并且大部分时间属于物质分布中的空隙。在第二个三联体中，我们在一个窄的红移间隔（即$Δz = 0.088$）内沿所有三个视线（空间间隔为0.64至1.6 pMpc）检测到DLA。探测到一个前景类星体（距离三重态视线$\sim$ 1 pMpc）和这些DLA周围的过量部分莱曼极限系统表明，我们可能正在探测一个大的过密区域。我们还报道了仅在纵向上与$\sim 500$ $km s^{-1}$的正CIV- CIV相关性。此外，我们得出结论，在横向和纵向上，对于高达$\sim 1000$ $km s^{-1}$的尺度的更高的$N_{\rm HI}…
2019-07-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the temperature-density relation of the intergalactic medium with the Lyman-$α$ and $β$ forests
星系际介质再电离后的热状态的特征在于温度和密度之间的幂律关系，其斜率由参数$γ$确定。我们描述了一种新的方法来测量$γ$在莱曼- $α$和$β$森林中使用的通量曲率的比率。在给定的红移下，这个曲率比包含了由莱曼- $α$和$β$吸收追踪的不同气体密度的信息。它是相对简单和快速计算，并出现对几个观测不确定性的鲁棒性。我们将这种技术应用到一个样本的27个高分辨率的类星体光谱从甚大望远镜。虽然有前途的统计误差$γ$似乎是可以实现的这些光谱，以达到其全部潜力，在前景莱曼- $α$森林的气体的热状态的曲率比的依赖性将需要进一步的，详细的正演模拟。
2015-11-07 astro-ph.CO
Large-scale 3D mapping of the intergalactic medium using the Lyman Alpha Forest
用莱曼α森林可以绘制出红移为2-4的宇宙大尺度结构图，它是对低红移星系巡天的补充。我们应用Caucci等人的Wiener插值方法，从宇宙流体动力学模拟中获得的Lyman-alpha森林光谱集构建三维地图。我们模仿一些当前和未来的类星体红移调查（BOSS，eBOSS和MS-DESI）通过选择类似的视线密度。我们使用这些适当的子集的莱曼-α吸收视线重建完整的三维莱曼-α通量场，并执行真实和重建的字段之间的比较。我们用自相关和互相关分析、切片图、局部峰值和逐点散射研究了星系际介质（IGM）图的全局统计性质。我们发现IGM的密度场和统计性质都得到了很好的恢复，从而得到的IGM图可以被有意义地认为是代表了与Caucci等人一致的大尺度宇宙图，在更大的规模和更稀疏的视线比以前测试。从数量上讲，对于与当前和近期观测相当的视线参数，在尺度> 30 h^-1 Mpc时，真实场和重建场之间的相关系数r > 0.9。映射的属性对所使用的协方差矩阵的精确形式相对不敏感。最终的BOSS类星体莱曼α森林样本将允许在红移1.9 ~ 2.3之间、体积约为15 h^-3 Gpc^3、分辨率约为30 h^-1 Mpc的区域内绘制出地图。
2016-02-04 astro-ph.CO
The observed large-scale scatter in Lyman $α$ opacity of the intergalactic medium at $z<6$ implies large fluctuations in the neutral hydrogen fraction that are unexpected long after reionization has ended. A number of models have emerged to explain these fluctuations that make testable predictions for the relationship between Ly$α$ opacity and density. We present selections of $z=5.7$ Ly$α$-emitting galaxies (LAEs) in the fields surrounding two highly opaque quasar sightlines with long Ly$α$ troughs. The fields lie towards the $z=6.0$ quasar ULAS J0148+0600, for which we re-analyze previously …
2021-09-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
In this article, the temperature-density relation of the intergalactic medium was studied in the region $1.6 \leq z < 2.0$ divided into two bins. For this purpose, the Ly-$α$ forest decomposition into individual absorption profiles was used for the study of 35 publicly available quasar spectra obtained by the Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) on the Very Large Telescope (ESO) and by the High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) on the Keck Telescope. For the determination of the thermal state sensitive cut-off position in the $b - N_{HI}$ distribution, the iterative fitting…
2021-05-17 astro-ph.CO
From the Intergalactic to the Interstellar Scales -- EQUALS: a High-resolution Legacy Survey of Gas in the Distant Universe Using ESPRESSO
EQUALS利用ESPRESSO高精度光谱观测，研究遥远宇宙中气体分布，以揭示宇宙演化过程及暗物质性质。
2025-12-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
We study large-scale UV background inhomogeneity in three-dimensions associated with the observed quasar populations at high redshift. We do this by measuring metal absorption through quasar absorption spectrum stacking as a function distance to closest quasar in SDSS-IV/eBOSS on 10s of comoving megaparsec scales. We study both intergalactic medium absorbers and mixed circumgalactic medium absorbers and probe absorption in O VI, C IV, and Si IV, and Si III. Overall stronger high ionization species absorption is seen closer to quasars at $2.4<z<3.1$. O VI absorption shows a particularly strong …
2020-12-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Effect of non-equilibrium ionization on derived physical conditions of the high-$z$ intergalactic medium
非平衡电离效应在宇宙学流体动力学模拟中很重要，但计算量很大。利用电离和温度演化程序（CITE）研究了不同类星体光谱能量分布（SED）产生的非平衡电离演化和紫外电离背景（UVB）对$2\leq z \leq 6$星系际介质（IGM）物理条件的影响。CITE产生的结果匹配以及自洽模拟更有效。与平衡模型相比，非平衡模型中的HeII再电离过程进行得更快。HeII再电离的红移强烈地依赖于类星体的SED，并且在类星体SED较平坦的UVB模型中发生得更早。在这个时期，温度-密度关系的归一化，$T_0(z)$，有一个最大值，而斜率，$γ(z)$，有一个最小值，但发生在不同的红移。$T_0$是更高的非平衡模型中使用UVB获得较平坦的类星体的SEDs。虽然我们的模型产生的观察到的中位数HeII有效的光学深度的演变和分散的平衡和非平衡的考虑，解释所观察到的累积分布，我们可能需要考虑波动的UVB。对于一个给定的UVB模型，由HI有效光学厚度（$τ_{\rm eff,HI}$）导出的HI光电离率对平衡模型和非平衡模型的红移依赖性是不同的.这可能导致对源的电离发射率演化的不同要求。我们发现，在没有强大的压差平滑效应，它是可能的恢复$T_0$和$γ$实现非平衡模型从平衡模型产生的重新缩放的光加热速率，同时产生相同的$τ_{\rm eff,HI}$。
2019-09-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Metals in the z~3 intergalactic medium: results from an ultra-high signal-to-noise ratio UVES quasar spectrum
在这项工作中，我们调查的丰度和分布的星系际介质（IGM）在$\langle z \rangle \simeq 2.8$通过分析的超高信噪比UVES光谱的类星体HE 0940 -1050。在CIV森林中，我们的深谱在$3\,σ$对列密度低至$\log N_{\rm CIV} \simeq 11.4$的谱线敏感，并且在考虑的红移范围的60%中低至$\simeq11.1$。在我们的样品中，所有含$\log N_{\rm HI} \ge 14.8$的HI系均显示出相关的CIV吸收。在$14.0 \le \log N_{\rm HI} <14.8$范围内，43%的HI谱线具有相关的CIV吸收。在$\log N_{\rm HI} < 14.0$中，检测率下降到$<10$ %，这可能是由于我们的灵敏度限制，而不是由于气体丰度特性的实际变化。在$\log N_{\rm HI} \ge 14$的范围内，我们观察到一个分数的HI线与检测到的CIV的一个因素的2比分数的HI线躺在环银河系介质（CGM）的相对明亮的莱曼break星系托管的暗物质晕与$\langle M\rangle \sim10^{12}$ M $_{\odot}$。我们的结果与光电离模型的网格和两个宇宙学模拟的输出的比较意味着IGM气体富集到金属丰度$\log Z/Z_{\odot} \ge -3$的体积填充因子应该是$\sim 10-…
2016-09-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gas Accretion and Star-Formation Rates with IFUs and Background Quasars
恒星形成星系（SFG）以有规律的速度形成恒星，形成所谓的主序星（MS）。然而，对它们的含气量的所有研究表明，它们的气藏应该在0.5-2 Gyr内耗尽。因此，SFG被认为是由星系际气体的持续吸积来提供能量，以维持其恒星形成活动。然而，这种吸积现象的直接观测证据一直难以捉摸。从理论上讲，来自星系际介质的吸积气体预计将围绕光环运行，不仅为恒星形成提供燃料，还为星系提供角动量。因此，预期该吸积材料形成气体结构，该气体结构一旦在$r<0.3\;R_{\rm vir}$或$r<10-30$ kpc下就应当与宿主共转。由于恒星形成盘和这种扩展的气体结构之间的粗略对齐，吸积物质可以最容易地用背景类星体和积分场单元（IFU）的组合来检测。在这一章中，吸积研究使用这种技术进行了审查。
2017-01-30 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 filling factor of intergalactic metals at redshift z=3
对类星体吸收线系统的观测表明，z=3的星系际介质（IGM）被重元素污染，污染深度达HI光学深度τ_HI<<10。然而，目前尚不清楚的是，需要用金属富集的体积的比例是多少，以及为了重现观测结果，仅富集靠近星系的区域是否足够。我们使用来自大型宇宙学模拟的气体密度场，与合成类星体光谱和强加的，模型金属分布，调查什么样的富集模式可以重现所观察到的中值光学深度的CIV作为tau_HI的函数。我们的模型只能满足观测约束，如果z=3 IGM主要由位于低质量（m_tot<10^10 M_sun）晕中的星系富集，这些晕可以将金属喷射到>10^2 kpc的距离。更大质量的晕中的Galerkin不可能解释这些观测结果，因为它们太罕见了，它们的流出物无法覆盖足够大的体积。星系团需要将气体富集到远大于其宿主晕维里半径的距离。假设金属在小尺度上很好地混合，我们的建模要求模拟的体积和重子质量中被金属污染的部分分别为>10%和>50%，以便与观测结果相匹配。
2011-10-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic reionization was the last major phase transition of hydrogen from neutral to highly ionized in the intergalactic medium (IGM). Current observations show that the IGM is significantly neutral at $z>7$, and largely ionized by $z\sim5.5$. However, most methods to measure the IGM neutral fraction are highly model-dependent, and are limited to when the volume-averaged neutral fraction of the IGM is either relatively low ($\bar{x}_{\rm HI} \lesssim 10^{-3}$) or close to unity ($\bar{x}_{\rm HI}\sim 1$). In particular, the neutral fraction evolution of the IGM at the critical redshift range of…
2022-11-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Reionization and high-redshift galaxies: the view from quasar absorption lines
确定第一个星系何时以及如何再电离星系际介质（IGM）有望揭示第一个物体的性质和重子的宇宙历史。为了实现这一目标，类星体吸收线通过探测星系和星系际尺度上扩散气体的性质发挥了独特的作用。在这篇综述中，我们研究了多种方式，其中吸收线跟踪星系和IGM附近的再电离时代之间的连接。我们首先描述了如何使用Ly $α$森林来确定电离紫外线背景的强度和全球电离发射率预算。至关重要的是，这些测量反映了所有星系逃逸的电离辐射，包括那些太微弱而无法直接检测的星系。然后，我们讨论从金属吸收线到再电离时代星系及其周围环境的见解。目前的观测表明，在环星系环境中的金属积累超过$z \sim 6$至5，虽然电离的变化也会影响金属线属性的演变。在这些红移的金属吸收体中，有相当一部分可能追踪到相对低质量的星系。最后，我们审查约束从Ly $α$森林和类星体附近区域的时间再电离。与其他高红移宇宙的探测器一样，吸收线数据与相对较晚的再电离结束（$5.5 \lesssim z \lesssim 7$）相一致;然而约束仍然相当弱。通过改进分析技术，增加光学和红外巡天中已知的高红移类星体的数量，下一代观测设施的灵敏度大幅提高，以及与再电离时代其他探测器的协同作用，预计将取得重大进展。
2015-10-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Today, the majority of the cosmic baryons in the Universe are not observed directly, leading to an issue of "missing baryons" at low redshift. Cosmological hydrodynamical simulations have indicated that a significant portion of them will be converted into the so-called Warm-Hot Intergalactic Medium (WHIM), with gas temperature ranging between 10$^5$-10$^7$K. While the cooler phase of this gas has been observed using O VI and Ne VIII absorbers at UV wavelengths, the hotter fraction detection relies mostly on observations of O VII and O VIII at X-ray wavelengths. Here, we target the forbidden li…
2020-09-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of neutrinos on the matter distribution as probed by the Intergalactic Medium
我们提出了一套完整的流体动力学宇宙学模拟，定量地解决中微子的影响（轻度非线性）的空间分布的物质，特别是中性氢分布在星系际介质（IGM），这是负责干预莱曼α吸收类星体光谱。中微子的自由流导致总物质分布的功率谱在Lyman-alpha森林数据探测的尺度上的（非线性）尺度依赖性抑制，比线性理论预测的大约25%，并且强烈依赖于红移。通过提取一组真实的模拟类星体谱，我们量化了中微子对通量概率分布函数和通量功率谱的影响。物质功率谱的差异转化为中微子质量为Sigma m_v = 0.3 eV（0.6 eV）时通量功率谱的约2.5%（5%）差异。这个相当小的影响是很难检测到从目前的莱曼α森林数据和几乎完全退化的整体幅度的物质功率谱的特点是sigma_8。如果将数值模拟的结果归一化为在初始条件下具有相同的σ_8，则中微子对σ m_v = 0.6 $ eV (1.2 eV) when compared to a simulation without neutrinos. We present constraints on neutrino masses using the Sloan Digital Sky Survey flux power spectrum alone and find an upper limit of Sigma m_ν < 0.9$ eV（2 σ C.L.）的通量功率产生约3…
2010-06-03 astro-ph.CO hep-th
