Lyman-alpha forest tomography and cross-correlation with cosmic voids
莱曼-α森林是研究高红移（z > 2）下大尺度物质密度涨落的独特探测器。使用层析重建方法，可以从莱曼α数据获得物质分布的3D图。在这里，我们展示了由条纹82场中的SDSS-IV类星体光谱得到的莱曼α森林覆盖的Gpc ^3体积上z > 2时物质涨落的最大层析成像图。我们提出了一个目录的高红移空洞从这个地图。这些空隙和莱曼-α森林之间的互相关的测量提供了第一次观察到的物质速度流周围的空隙，通过RSD效应，在这样高的红移。该数据与模拟结果吻合良好，并与线性Kaiser速度模型进行了很好的调整。
2022-03-15 astro-ph.CO
Neutrino Signatures on the High Transmission Regions of the Lyman-alpha Forest
我们量化的影响，大量的中微子在星系际介质（IGM）的低密度区的统计探测的莱曼α森林在红移z=2.2--4。基于冷暗物质、重子和中微子的流体动力学模拟提取的模拟但真实的类星体（QSO）光谱，我们发现，在高透射率下的Lyman-alpha通量区采样的弱Lyman-alpha吸收特征的概率分布强烈地受到大质量中微子的影响。我们表明，系统误差影响莱曼α森林减少，但不消除中微子信号。利用Fisher矩阵理论，我们得出结论：用本文提出的方法可以用200个高分辨率（S/N~100）类星体谱测量中微子质量之和，测量精度小于0.4eV。这个数字减少到0.27 eV，通过合理的先验利用其他参数，也影响统计的高传递性区域的莱曼α森林。用这种方法得到的约束条件可以与来自CMB、大尺度结构和来自莱曼α森林的物质功率谱测量的独立边界相结合，以产生更严格的中微子质量总和的上限。
2013-03-12 astro-ph.CO
Measuring the temperature and profiles of Lyman-$α$ absorbers
在Ly $α$森林中观测到的吸收线增宽的分布携带着关于星系际介质（IGM）中细丝的温度和宽度的信息。在这项工作中，我们提出并测试了一种新的方法来推断的IGM的温度，吸收丝的大小和光电离率的吸收线加宽的性质在Ly $α$森林中的氢。我们应用我们的方法模拟光谱的EAGLE宇宙学模拟的参考模型，我们表明，我们能够重建IGM属性。我们的方法明确地考虑了IGM温度，氢的光电离率和星系际细丝的宽度之间的简并。
2019-11-26 astro-ph.CO
Mean-flux Regulated PCA Continuum Fitting of SDSS Lyman-alpha Forest Spectra
连续统拟合是莱曼α森林科学的一个重要方面，因为估计的光学深度的误差与分数连续统误差成比例。然而，在有噪声的中等分辨率光谱（S/N < 10 pixel^-1，R ~ 2000，如SDSS）中，使用幂律外推法或平均光谱来估计连续谱的传统方法，其RMS精度不超过~ 10-15%。为了改善这一点，我们引入平均流量调节/主成分分析（MF-PCA）连续拟合。在这种技术中，PCA拟合进行redwards类星体莱曼α线，以提供一个预测的形状莱曼α森林连续。这个连续预测的斜率和幅度，然后使用外部约束莱曼α森林平均通量进行校正。通过对模拟光谱的测试，我们发现MF-PCA在S/N ~ 2光谱中将误差降低到8%RMS，在S/N > 5的光谱中将误差降低到5%RMS。与除以平均连续谱相比，连续谱中的残余傅立叶功率降低了几个因子，使得莱曼α通量功率谱测量能够扩展到约2倍的更大尺度。使用这种新技术，我们为SDSS DR 7中的12，069 z>2.3 Lyman-alpha森林光谱提供了连续拟合，供社区使用。这项技术也适用于正在进行的BOSS调查的未来发布，该调查正在获得低信噪比（S/N ~ 2）下约150，000个莱曼α森林光谱的光谱。
2011-08-30 astro-ph.CO
A Multi-Fidelity Emulator for the Lyman-$α$ Forest Flux Power Spectrum
在这项工作中，我们扩展了我们最近开发的多保真度仿真技术的模拟莱曼- $α$森林通量功率谱。多保真度仿真允许使用许多便宜的低保真度仿真和一些昂贵的高保真仿真在宇宙学参数之间插值仿真输出。使用一个测试套件的小盒子（30兆秒/小时）的模拟，我们表明，多保真度仿真是能够很好地再现莱曼- $α$森林通量功率谱，达到平均精度相比，测试套件的$0.8\%$。我们进一步表明，它有一个大大增加的精度比单保真度仿真器，只使用高或低保真度的模拟。特别是，它允许现有的模拟套件扩展到更小的尺度和更高的红移。
2022-10-24 astro-ph.CO
HST /COS Lyman-alpha Absorbers in Cosmic Voids
我们研究了Lyman- $α$（Ly $α$）吸收体在宇宙空洞中的空间分布。我们在Sloan Digital Sky Survey Data Release 7（SDSS DR 7）中使用Void Analysis Software Toolkit（VAST）的Voidmap算法创建了一个宇宙空洞目录。利用迄今为止最大的低红移（z $\leq$ 0.75）IGM吸收体目录，我们确定了392个Ly $α$吸收体内部空隙。空洞内的Ly $α$吸收体的比例（65%）与空洞的体积填充比例（68%）相当，并且明显大于空洞内星系的比例（21%）。在空洞内部，Ly $α$吸收体的空间分布与星系明显不同。星系密度在空洞边缘附近急剧上升，而Ly $α$吸收体密度相对均匀。在空隙内的Ly $α$吸收体的径向分布与随机分布略有不同。我们发现，较低的列密度Ly $α$吸收剂更集中的内部空隙比较高的列密度Ly $α$吸收剂。这些结果表明存在两个人口的Ly $α$吸收：低柱密度系统，几乎均匀分布在内部的空隙和系统与星系在空隙的边缘。
2022-04-14 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
Weak lensing of the Lyman-alpha forest
类星体的角位置被前景物质的引力透镜效应偏转。因此，在这些类星体的光谱中看到的莱曼α森林也是透镜状的。我们建议，森林的弱引力透镜的签名可以测量使用类似的技术，已被应用于透镜宇宙微波背景，也已被提议应用于光谱数据从21厘米射电望远镜。与21厘米数据一样，森林具有光谱信息的优势，可能会产生许多不同红移的透镜“切片”。我们进行了一个说明性的理想化测试，生成一个高分辨率的角网格的类星体（弧分分离的顺序），并使用前景密度场在红移z = 2 - 3的莱曼-阿尔法森林光谱透镜。我们发现，标准的二次估计可以用来重建图像的前景质量分布在z~1。目前存在大量来自类星体和星系光谱调查的Lya森林数据，预计未来会有较小的视线分离。莱曼-α森林透镜效应对介于CMB透镜效应和星系切变效应之间的红移处的前景质量分布很敏感，避免了与后者相关的形状测量困难。随着质量重建技术的进一步完善和应用，高红移Lya森林的弱引力透镜可能成为一个有用的新宇宙学探测器。
2017-06-23 astro-ph.CO
The broadening of Lyman-alpha forest absorption lines
我们提供了一个分析描述的线增宽的HI吸收体在莱曼α森林多普勒展宽和金斯平滑。我们证明，我们的关系捕获的线宽列密度的依赖关系，在z~3模拟光谱中的窄线非常好。当底层密度结构更加复杂时，给定列密度下的宽线就会出现，而我们的模型无法捕捉到这种聚集。我们对谱线展宽的理解为研究星系际介质的热状态和确定吸收结构的大小开辟了新的途径。
2015-03-06 astro-ph.CO
The large-scale cross-correlation of Damped Lyman Alpha Systems with the Lyman Alpha Forest: First Measurements from BOSS
利用重子振荡光谱巡天（BOSS）第9次数据发布，我们首次测量了莱曼α森林吸收和阻尼莱曼α系统（DLA）的大尺度互相关。在40 Mpc/h的尺度上可以清楚地检测到互相关，并且与标准冷暗物质结构形成模型的线性理论预测很好地拟合，并具有预期的红移失真，证实了其起源于结构的引力演化。一旦从独立的莱曼α森林相关性测量已知莱曼α森林偏差因子，DLA-Lyman α互相关的幅度仅取决于一个自由参数，即DLA系统的偏差因子。我们测得DLA偏置因子为b_D =（2.17 +/- 0.20）beta_F^{0.22}，其中莱曼α森林红移失真参数beta_F预期大于1。该偏差因子意味着DLA的典型宿主晕质量比当前DLA模型中预期的大得多，并且如果DLA截面与晕质量按M_h^alpha缩放，则重现该偏差因子，其中对于beta_F=1，alpha= 1.1 +/- 0.1。要使观测到的DLA偏置因子和入射率相匹配，就需要原子气体在大质量晕中的扩展面积比目前星系形成模拟中预测的要大，在质量约为10^12太阳质量的主晕中，典型的DLA适当尺寸大于20 kpc。我们推断z ~ 2到3的典型星系被原子云系统所包围，这些原子云比星系的发光部分延伸得多，并且包含宿主晕中~ 10%的重子。
2012-12-02 astro-ph.CO
The Impact of Different Physical Processes on the Statistics of Lyman-limit and Damped Lyman-alpha Absorbers
我们计算z = 3中性氢柱密度分布函数f（NHI）的19个模拟来自OWLS项目使用后处理校正计算的电离背景辐射的全辐射转移的自屏蔽。我们研究了不同的物理过程和参数如何影响莱曼极限系统（LLS）和阻尼莱曼α吸收体（DLAs）的丰度，包括：i）金属线冷却; ii）SNe和AGN的反馈效率; iii）ISM的有效状态方程; iv）宇宙学参数; v）假设的恒星形成定律; vi）氢再电离的时间。我们发现，归一化和斜率，D = D log 10 f /D log 10 NHI，在LLS制度的f（NHI）是强大的这些物理过程的变化。在物理上合理的模型中，f（NHI）的变化小于0.2 dex，D的变化小于0.18 LLS。这主要是由于这些不确定的物理过程主要影响恒星形成气体，其对LLS柱密度范围内的f（NHI）的贡献小于10%。当柱密度较高时，f（NHI）的变化较大（在NHI = 10^22 cm^-2时约为0.5 dex，在NHI = 10^23 cm^-2时约为1.0 dex），分子氢的形成也变得重要。这些变化中的许多都可以用自我调节的恒星形成来解释，在这种情况下，星系中恒星形成气体的数量会进行调整，使得由反馈驱动的流出平衡由于吸积引起的流入。复制所有图的数据和代码可以在以下网址找到：https://bitbucket.org/galtay/hi-cddf-owls-1
2013-09-26 astro-ph.CO
Probing Time-Dependent Dark Energy with the Flux Power Spectrum of the Lyman $α$ Forest
我们提出了新的模拟的通量功率谱的莱曼$α$森林作为一种手段，调查的影响，随时间变化的暗能量的结构形成。我们使用线性化的参数化的时间依赖性的暗能量状态方程和采样的参数（$w_0,w_a$）从允许的观测值的极值确定的普朗克结果。每个选定的（$w_0,w_a$）对，然后在一个高分辨率，大规模的宇宙学模拟运行与修改版本的公开可用的SPH代码{ \tt GADGET-2}。从这些模拟中的每一个，我们提取合成莱曼$α$森林光谱和计算的通量功率谱。我们使用k样本Anderson-Darling检验来分析暗能量对Lyman $α$森林的影响。我们比较每个暗能量功率谱，由于一个宇宙学常数功率谱。然而，我们发现，只有一个边际效应的选择允许的暗能量模型上的通量功率谱。
2018-12-07 astro-ph.CO
The Lyman-alpha Forest as a tool for disentangling non-Gaussianities
对原始非高斯性的探测将为我们提供暴胀物理学的前所未有的细节。随着观测探测器正在探索暴胀景观的新扩展，区分和理清f_NL之外的各种非高斯性的影响至关重要。在这项工作中，我们计算的非高斯参数的f_NL和g_NL，对莱曼α森林通量测量的影响。我们给出了由f_NL和g_NL引起的偏差的表达式，它可以从透射光通量的精确测量中推导出来。我们展示了如何通过通量变换来清晰地解开这两种效应，这也可以检查错误。
2014-10-15 astro-ph.CO
Forecasting the Detection of Lyman-Alpha Forest Weak Lensing from the Dark Energy Spectroscopic Instrument and Other Future Surveys
本研究将莱曼-α森林弱引力透镜方法扩展至更低源密度，基于DESI巡天模拟数据评估透镜估计器性能，发现完整DESI数据可实现信噪比约4的探测，未来更大数据集有望实现信噪比大于10的探测。
2025-01-28 astro-ph.CO
The distribution of Lyman-limit absorption systems during and after reionization
莱曼极限吸收系统在宇宙学再电离过程中和再电离之后可以发挥许多重要作用。不幸的是，由于所需的动态范围过大，不可能自洽地将这些系统包括在宇宙学模拟中。使用快速和多功能的半数值模拟，我们系统地探索吸收系统的空间分布期间和之后的再电离。我们自我校准的平均自由程（MFP）的电离紫外线背景（UVB）的吸收剂的数量，并在一个给定的MFP和中性氢分数目前的结果。我们使用一个简单的光学深度准则来确定吸收体的位置。我们的方法是相当强大的不确定性，如丢失的子网格结构。与在较低的红移，其中的UVB是相对均匀的，在较高的红移中的UVB和HII形态的再电离的波动可以驱动的大规模分布的吸收系统。具体来说，我们发现，吸收剂是高度相关的密度场在小尺度上，然后成为反相关的UVB在大尺度上。再电离后，吸收剂的大尺度功率谱跟踪UVB功率谱，这可以预测与一个简单的分析扩展的晕模型。在再电离过程中，吸收体倾向于优先位于最近电离的星系际介质（IGM）的超密度（即细丝）内。在再电离期间和之后，吸收体也可以主导小尺度（k > 1/Mpc）21-cm功率。相反，它们在中等尺度上平滑对比度。一旦HII区域增长到超过mfp，吸收器增加到大规模的21厘米功率。我们的研究结果应被证明是有用的，在解释未来的观测再电离时代。
2010-07-30 astro-ph.CO
Machine Learning Techniques for Astrophysics and Cosmology: Lyman-$α$ forest
Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), The Barcelona Institute of Science and Technology（高能物理研究所（IFAE），巴塞罗那科学与技术研究院）
本文探讨了机器学习技术在分析里曼-α森林中的应用，重点在于克服传统方法的计算和方法学限制，通过自动化特征提取、改进恒星连续谱重建、加速流体动力学模拟仿真以及开发基于模拟的分析方法，推动宇宙学研究的发展。
2026-05-21 astro-ph.CO
Response approach to the squeezed-limit bispectrum: application to the correlation of quasar and Lyman-$α$ forest power spectrum
由非线性引力演化和暴胀物理产生的压缩极限双谱测量了三个波数的相关性，其中一个波数远小于其他两个波数。由于压缩极限双谱编码了大尺度波动对小尺度功率谱的影响，因此可以理解为小尺度功率谱如何“响应”大尺度波动。这样，即使在不进行微扰处理的情况下，也可以用响应法计算压缩极限双谱。为了说明这一点，我们将这种方法应用到大尺度类星体密度场和小尺度Lyman- $α$森林通量功率谱之间的互相关。特别是，使用单独的宇宙模拟实现的大尺度密度，速度梯度，和原始功率谱振幅的变化，我们测量如何莱曼- $α$森林通量功率谱响应本地，长波长类星体的过密度，相当于他们的压缩极限双谱。我们执行Fisher预测的能力，未来的实验，以约束当地的非高斯性使用的类星体的双谱和莱曼- $α$森林。结合类星体和$α$森林功率谱来约束偏差，我们发现对于DESI，期望的$1-σ$约束是${\rm err}[f_{\rm NL}]\sim60$ . DESI通过该通道测量$f_{\rm NL}$的能力主要受到Lyman- $α$森林通量功率谱的混叠和仪器噪声的限制。响应方法和分离论域模拟的结合提供了一种新的技术来探索不同观测量之间的压缩极限双谱的约束。
2017-06-05 astro-ph.CO
Probing Large Scale Ionizing Background Fluctuation with Lyman $α$ Forest and Galaxy Cross-correlation at z=2.4
在大尺度上，总银河系紫外背景（UVB）的振幅受两个因素的影响。首先，由于中性星系际介质的吸收，它在比UVB光子的平均自由程大的尺度上自然衰减。第二，宇宙中存在着离散的、稀有的电离源，它们发射出UVB光子，从而增强了局部的UVB振幅。因此，对于像Lyman- $α$森林谱这样对UVB振幅敏感的宇宙学探测器来说，电离源成簇引起的涨落是影响Lyman- $α$通量传输的重要因素，并在这些大尺度下的Lyman- $α$通量功率谱上留下印记。在这项工作中，我们利用的辐射转移模型，参数化的UVB源分布的偏置$b_{\rm j}$和散粒噪声$\overline{n}_{\rm j}$。以DESI Lyman-$α$森林巡天和罗马空间望远镜发射线星系巡天为例，通过Lyman- $α$森林巡天和星系巡天的互相关估计了该模型的约束条件。我们显示了检测灵敏度的改善UVB参数从不相交的DESI+罗马调查策略的最大重叠。我们还表明，两个电离源参数的简并可以打破通过增加重叠的调查面积。我们的研究结果激励调查策略更致力于探测UVB的大规模波动。
2023-01-18 astro-ph.CO
Small-scale structure and the Lyman-$α$ forest baryon acoustic oscillation feature
莱曼- $α$森林中的重子声学振荡（BAO）特征是在红移z~2.5时宇宙膨胀率的关键探测之一，而这一时间远在暗能量被认为具有动力学意义之前。BAO作为标准标尺的一个关键优势是它是一个尖锐的特征，因此比其他宇宙学探测器更能抵抗宽带系统效应。然而，如果莱曼- $α$森林传输对重子相对于暗物质的初始流动速度敏感，那么BAO峰位置可以移动。在这里，我们研究这种敏感性，使用一套流体动力学模拟的小区域的星系际介质的范围内的盒子大小和物理假设;每个模拟从运动解耦时期（z~1059）的初始条件开始，经历从中性气体到再电离时的电离气体热演化的离散变化（z~8），最后处理成$α$森林透射通量立方体。流动速度抑制小尺度结构，导致再电离后较不剧烈的弛豫。在低红移处，由于电离相的温度演化是收敛的，气体分布和温度-密度关系的变化更为微妙。在BAO规模的变化估计为0.12%的顺序在z=2.5，一些主要的不确定性和未来的改进途径进行了讨论。对于即将进行的DESI Lyman- $α$森林调查，预测的流速度变化将是次显性但不可忽略的影响（$0.26σ$级），并且超过宇宙方差下限。希望这项研究将激励更多的理论工作的幅度的BAO转变，无论是在莱曼- $α$森林和其他示踪剂的大尺度结构。
2017-10-31 astro-ph.CO
The large-scale Quasar-Lyman α Forest Cross-Correlation from BOSS
利用重子振荡光谱巡天（BOSS）第9次数据发布（DR 9）中的60000个类星体光谱，测量了类星体在红移空间中与莱曼α森林吸收的大尺度互相关.在很宽的尺度范围内检测到互相关，高达80 Mpc/h的共动分离r。当r > 15 Mpc/h时，我们证明了标准ΛCDM模型中类星体主晕周围的平均过密度的互相关与线性理论预测很好地拟合，并且在高置信度下检测到了指示引力演化的红移畸变。利用之前从莱曼α自相关得到的莱曼α森林偏差因子的测定结果，我们推断类星体的偏差因子在平均红移z=2.38时为b_q = 3.64^+0.13_-0.15，与之前从类星体自相关得到的测量结果一致。我们还得到了莱曼α森林红移畸变因子的一个新估计，β F = 1.1 +/-0.15，比莱曼α森林自相关测量值稍大，但与之一致。我们使用的简单线性模型在分离度r < 15 Mpc/h时失效，我们表明这可能是由于类星体辐射引起的电离增强所致。我们还提供了预期的修正，类星体周围的质量过密度意味着从视线邻近效应的电离辐射背景的测量。
2013-09-02 astro-ph.CO
Detecting Damped Lyman-$α$ Absorbers with Gaussian Processes
我们开发了一种自动化的技术，用于检测阻尼莱曼- $α$吸收体（DLAs）沿光谱视线的类星体（类星体或类星体）。在SDSS-III等大型光谱巡天中对DLAs的探测揭示了高红移下的星系形成，显示了星系从扩散气体中成核。我们使用近50000类星体光谱学习一种新的定制高斯过程模型的类星体发射光谱，我们应用到DLA检测问题，通过贝叶斯模型选择。我们提出了模型，用于确定任意数量的DLAs沿给定的视线。我们证明了我们的方法的有效性，使用大规模的验证实验，具有优异的性能。我们还提供了一个目录，我们的结果适用于162 858光谱SDSS-III数据发布12。
2018-05-15 astro-ph.CO physics.data-an
Bayesian methods for fitting Baryon Acoustic Oscillations in the Lyman-$α$ forest
研究并比较了Lyman- $α$（Ly $α$）森林三维关联函数的拟合方法。我们使用嵌套采样PolyChord和社区代码picca进行贝叶斯分析，我们与以前的频率分析比较。通过研究合成的关联函数，我们发现，频率的轮廓可能性产生的结果与一个完整的贝叶斯分析。另一方面，不确定性的高斯近似的极大似然估计对于当前的数据集是不够的。我们计算的第一次完整的后验分布从Ly $α$森林关联函数测量的扩展重子振荡光谱调查（eBOSS）。我们强调了通过扩展基线分析对全后验分布进行采样的好处，以更好地了解阻尼赖氨酸$α$系统（DLAs）的污染。我们将我们的改进和结果作为picca包的一部分公开。
2020-07-27 astro-ph.CO
Noise Estimates for Measurements of Weak Lensing from the Lyman-alpha Forest
我们提出了一种方法来测量弱透镜使用莱曼α森林。在这里，我们估计的噪声预期在弱透镜映射和功率谱不同的观测参数。我们发现，调查的规模和质量正在做的今天和计划的未来将能够测量的透镜功率谱在源红移z~2.5的高精度，甚至能够成像的前景物质的分布度尺度上的高保真度。例如，我们预测，从暗能量光谱仪器调查莱曼α森林透镜测量应产生的质量波动幅度的统计误差为1.5%。通过将红移范围分成多个仓，一些层析成像透镜信息也应该是可访问的。这将允许在比星系切变巡天更高的红移下进行宇宙透镜测量，并相应地更好地约束相对早期的暗能量演化。
2017-06-27 astro-ph.CO
Probing the Circumgalactic Medium at High-Redshift Using Composite BOSS Spectra of Strong Lyman-alpha Forest Absorbers
我们呈现了由242，150个Lyman-alpha（Lya）森林吸收体样本构建的复合光谱，这些吸收体在红移2.4<z<3.1处，这些吸收体是在作为斯隆数字巡天III数据发布9的一部分的重子振荡光谱巡天（BOSS）的类星体光谱中确定的。我们根据138 km/s宽的箱中的通量（大约是BOSS分辨率元素的大小）来选择森林吸收体。我们将这些吸收器分成跨越通量-0.05 < F<0.45范围的五个样本。对较小样本的高分辨率光谱的测试表明，我们的三个最强吸收仓将探测环星系区域（投影分离< 300适当kpc，|Delta V| <300 km/s），对于非常高的信噪比，在大约60%的情况下。在这个子集内，削弱Lya吸收与降低环星系选择的纯度，一旦BOSS噪声被包括在内。我们较弱的两个Lya吸收样本由星系际介质主导。我们提出了这些样品的复合光谱和HI和13种金属电离物种的测量吸收特性的目录，所有这些我们都提供给社会。我们比较测量七个莱曼系转换在我们的复合光谱单线模型，并获得进一步的限制，从其相关的过剩莱曼极限不透明度。该分析提供了在14.4 <~ Log（N_HI）<~ 16.45范围内与柱密度一致的结果。我们比较我们的测量金属吸收的各种简单的单线，单相模型的初步解释。我们的研究结果意味着在环星系样品中，尺度下降到~30 pc和近太阳金属丰度的聚集，而与典型IGM密度和金属丰度一致的高电离金属吸收…
2014-03-20 astro-ph.CO
Searching for Parity Violation in SDSS DR16 Lyman-α Forest Data
本文利用SDSS DR16莱曼-α森林数据，通过四点相关函数检验统计宇称不变性，重点处理协方差矩阵估计问题，最终未发现宇称破坏证据。
2024-10-17 astro-ph.CO
Baryon Acoustic Oscillations in the Lyman Alpha Forest
我们利用流体动力学宇宙学模拟方法，在一个体积为600 Mpc ^3的星系际介质中研究了莱曼α森林（LAF）吸收探测的星系际介质中重子声学振荡（BAO）的可观测性。BAO模式的波长（~150 Mpc）和LAF吸收体的尺寸（~100 kpc）之间的大尺度分离使得这是一个数值上具有挑战性的问题。我们报告了几个2048^3模拟的LAF使用ENZO代码。我们采用WMAP 5协和宇宙学参数和包含BAO扰动的功率谱。随机生成5000个穿透盒面的合成HI吸收线光谱。我们计算了相距甚远的两个粒子对之间的交叉关联函数.我们在z=3处检测到BAO信号，其中理论预测中等统计显著性。
2009-08-06 astro-ph.CO
One-dimensional power spectrum from first DESI Lyman-α forest
本文利用DESI首批类星体光谱数据，通过快速傅里叶变换估计器测量一维莱曼α森林功率谱，并处理仪器污染与系统误差，为约束原初功率谱、中微子质量和暗物质性质奠定基础。
2024-05-06 astro-ph.CO
The Lyman-alpha forest in f(R) modified gravity
在这项工作中，我们分析了Lyman- $α$森林在宇宙学流体动力学模拟的变色龙型f（R）引力的目标，以评估这种模型的影响是否是可检测的吸收线统计。我们进行了一组流体动力学模拟与宇宙学模拟程序MG-GADGET，包括恒星形成和冷却的影响，并创建合成莱曼- $α$吸收光谱的模拟输出。我们统计比较模拟与f（R）和普通的广义相对论，侧重于通量概率分布函数（PDF）和通量功率谱，列密度和线宽分布的分析，以及物质功率谱。我们发现f（R）引力对Lyman- $α$森林的影响相当小.即使是对引力有很强修正的模型，如$|\bar{f}_{R0}| = 10^{-4}$，对莱曼- $α$统计性质的改变也不会超过10%。列密度和线宽分布几乎不受影响。因此，不可能使用当前的观测数据获得背景场$f_R$的竞争约束。为了在未来实现这一点，需要对观测中的系统学有更好的理解，并对重子/辐射物理学进行更精确的建模。我们的结果中f（R）对物质功率谱的影响与以前的工作是一致的。
2014-11-10 astro-ph.CO
Gravitational Lensing as Signal and Noise in Lyman-alpha Forest Measurements
在莱曼α森林测量中，通常假设类星体只是与森林不相关的背景光源。类星体的引力透镜违背了这一假设。这种效应会导致测量偏差，但更有趣的是，它提供了一个有价值的信号。透镜信号可以通过将类星体幅度与通量功率谱和通量减量相关联来提取。这些相关性将是具有挑战性的测量，但它们的检测提供了一个直接的措施，如何在莱曼α森林跟踪潜在的质量密度场的功能。观测它们将检验一个基本假设，即森林中的波动主要是由质量波动驱动的，而不是电离背景、氦再电离或风。我们讨论了如何从其他来源的这种相关性，包括灰尘，连续和背景残差的透镜信号解开。透镜效应引起的测量偏差来自于样本选择：人们优先收集过密区域后面的放大类星体的光谱。对于通量功率谱、光学厚度和通量概率分布，该测量偏差为~0.1-1%。由于这种效应是系统性的，因此，对通量功率谱的振幅等跨尺度平均值的解释应谨慎。
2010-10-05 astro-ph.CO
Weak Lensing Measurements from the Lyman-$α$ Forest
Physics Department, Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室物理系）
利用DESI和BOSS数据构建二次估计量投影到偏折模板，测量莱曼-$\alpha$ 森林弱透镜振幅，结果为 $A_L=0.62\pm0.33$，与预测和无透镜均一致。
2026-09-30 astro-ph.CO
Sample variance and Lyman-alpha forest transmission statistics
我们比较了观测到的概率分布函数的传输在\HI \莱曼α森林，测量UVES '大计划'样本在红移z=[2，2.5，3]，从GIMIC宇宙学模拟的结果。我们的测量值的平均传输和PDF是在良好的协议与公布的结果。从高分辨率数据测量的统计数据的误差通常是估计使用引导或刀切重新分配技术后，分裂成块的光谱。我们证明，这些方法往往会低估样本方差，除非块的大小是比通常的情况下大得多。因此，我们从模拟中估计样本方差。我们的结论是，观察到的和模拟的传输统计是在很好的协议，特别是，我们不需要的温度-密度关系被“倒置”。
2012-09-23 astro-ph.CO
Galactic outflows and the kinematics of damped Lyman alpha absorbers
阻尼莱曼α吸收体（DLAs）的运动学很难在分层星系形成模型中再现，特别是在宽星系占优势的情况下。我们调查DLA运动学在z=3使用高分辨率宇宙流体动力学模拟，包括一个启发式模型的星系外流。没有流出，我们的模拟无法产生足够宽的DLA，在以前的研究。流出，预测的DLA运动学更好地与观察一致。比较两个外流模型，我们发现，基于动量驱动的风缩放模型提供了最好的匹配所观察到的DLA运动统计的Prochaska & Wolfe。在这个模型中，DLA通常出现在距离星系几千秒差距的地方，这些星系可以在发射中识别出来。窄的DLAs可以产生于任何晕和星系质量，但宽的DLAs只产生于质量大于10^11 Mo的晕，无论是大的中心星系还是小的卫星星系。这意味着，这种外流模型的成功源于最有效地将气体从生活在较大晕中的小卫星星系中推出。相对于较小的光环，这增加了大光环的横截面，从而产生更广泛的运动学。我们的模拟不包括辐射转移的影响或详细的金属跟踪，和外流的模拟，但他们强烈建议，银河系外流是理解DLA运动学的核心。一个有趣的结果是，DLA运动学可能会限制从高Z星系的气体喷射的性质和效率。
2010-08-27 astro-ph.CO
Lyman-alpha Forest Tomography of the z>2 Cosmic Web
氢Ly $α$森林是$z>2$宇宙的重要探测器，否则用星系红移测量观测是具有挑战性的，但这种技术传统上仅限于明亮类星体前的一维研究。然而，通过使用8- 10米的大型望远镜推到微弱的星等（$g>23$），就有可能利用高红移恒星形成星系的高面积密度来创建前景中大尺度结构的3D断层摄影图。我描述了使用这种技术的第一个试点观测，以及讨论未来的调查和由此产生的星系演化和宇宙学的科学可能性。
2014-10-21 astro-ph.CO
Predictions for BAO distance estimates from the cross-correlation of the Lyman-alpha forest and redshifted 21-cm emission
本文研究了利用莱曼α森林和红移21厘米辐射的互相关探测重子声学振荡（BAO）的可能性。标准的Fisher矩阵形式主义是用来确定的准确性，它将有可能使用这个信号来测量宇宙学距离。早期的预测表明，将有可能在z=2.5处从BOSS莱曼-α森林自相关测量具有1.9%准确度的膨胀因子D_V。在本文中，我们调查，如果它是可能的，以提高精度使用互相关。我们使用一个简单的参数化的莱曼α森林调查，非常松散地匹配BOSS的一些属性，并预测三角洲D_V/D_V = 2.0%的自相关在z=2.5。对于红移的21厘米观测，我们考虑分布尺寸为2 m * 2 m的单个天线，以便对250 m内的基线进行均匀采样。假设观测范围z=2到3，覆盖BOSS的10，000 deg^2天空覆盖范围。我们发现，对于2年的观察与阵列的2,000个天线，互相关是1.7倍以上的灵敏度比莱曼α森林自相关。如果我们有4,000个天线和4年的观测，互相关的灵敏度是自相关的2.7倍。总之，我们发现，它是可能的，以显着增加的距离估计的准确性，通过考虑互相关信号。
2013-08-12 astro-ph.CO
Modeling the Lyman-alpha Forest in Collisionless Simulations
宇宙流体动力学模拟可以准确地预测星系际介质的性质，但必须在保持高空间分辨率的条件下，以解决密度波动的星系际介质（IGM）。这种分辨率限制禁止模拟大体积，例如BOSS和未来调查（如DESI和4 MOST）探测的体积。为了克服这一限制，我们提出了迭代匹配统计（IMS），一种新的方法来准确地模拟莱曼α森林与无碰撞N体模拟，其中相关的密度波动是未解决的。我们使用一个小盒子，高分辨率的流体动力学模拟获得的概率分布函数（PDF）和功率谱的实空间莱曼α森林通量。这两个统计迭代映射到一个伪通量场的N体模拟，我们从物质密度构造。我们证明，我们的方法可以完美地再现视线可观的，如PDF和功率谱，并准确地再现三维通量功率谱（5-20%）。我们量化了常用的高斯平滑技术的性能，并表明它具有显着较低的准确性（20-80%），特别是对于N体模拟与可实现的平均粒子间的分离，在大容量的模拟。此外，我们表明，IMS产生合理和平滑的光谱，使其成为一个强大的工具，在大型宇宙学卷的IGM建模和生产逼真的“模拟”天空莱曼α森林调查。
2016-02-25 astro-ph.CO
Constraining the second half of reionization with the Lyman-$β$ forest
我们提出了一个分析的演变莱曼系列森林到时代的再电离宇宙学辐射转移模拟的情况下，再电离结束晚。我们探讨模型与不同的中点的再电离和气体温度。我们发现，一旦模拟已被校准，以匹配观测到的莱曼- $α$森林在$4 < z < 6$的平均通量，他们也自然地再现分布的有效光学深度的莱曼- $β$森林在这个红移范围。我们注意到，最难匹配的最大光学深度的尾部对应于ULAS J 0148 +0600的长吸收谷，我们之前在模拟中已经证明了这一点。我们认为，莱曼系列森林的发展到更高的红移，并表明，未来的观测莱曼- $β$森林在$z>6$将区分不同的再电离历史。Lyman- $α$和Lyman- $γ$森林的演化作为将再电离研究推向更高红移的工具，分别由于更强的饱和度和前景污染而不太有希望。
2020-06-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
The nature of Damped Lyman-α and MgII absorbers explored with their dust contents
我们通过统计测量阻尼莱曼α吸收体（DLAs）在其背景类星体上引起的过量红化来估计尘埃的丰度。我们发现DLA背后的系统性红化与SMC型红化曲线一致，但与银河系型红化不一致。我们发现，得出的尘埃-气体比是，平均而言，成反比的中性氢的柱密度，这意味着尘埃的量是恒定的，无论氢的柱密度。这意味着平均金属性与氢柱密度成反比，除非平均粉尘与金属的比率随氢柱密度而变化。这表明在DLAs中发现的金属的主要起源不是由原位恒星形成，而Z ~ N_{HI} ^{0.4}是由经验恒星形成定律所预期的，与我们的观测相反。我们解释的金属吸收器中观察到的沉积主要是从附近的星系风无处不在的星系际空间。当外推尘气比和HI柱密度之间的关系，以较低的柱密度，我们发现一个值，这是与观察到的Mg II吸收剂。
2014-12-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Stringent constraints on the H I spin temperature in two z > 3 Damped Lyman-alpha systems from redshifted 21 cm absorption studies
阻尼莱曼α吸收体的物理性质及其演化与星系形成和演化理论密切相关，具有重要的宇宙学意义。H I 21 cm吸收研究是测量这些系统的温度的一种有用的方法。在这项工作中，两个阻尼莱曼-α吸收体在z > 3的温度非常强的约束来自低射频观测。H I自旋温度被发现是大于2000 K的吸收剂。这些高红移系统的高自旋温度与其他阻尼莱曼α吸收体的温度汇编中发现的趋势一致。我们还认为，温度-金属丰度的关系，在文献中较早报道，是不太可能是一个虚假的视线效应，和红移的自旋温度的演变不会出现由于选择效应。所有这些都与阻尼莱曼α系统中暖气体部分的红移演化相一致。
2013-08-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Diagnosing galactic feedback with the line broadening in the low redshift Lyman-alpha forest
我们比较了低红移（z ~ 0.1）莱曼α森林流体动力学模拟的数据从宇宙起源光谱仪（COS）。我们发现之间的紧张关系的观察到的线的数量与b-参数在25-45公里/秒的范围内，并从模拟的预测，无论是积极的反馈活动星系核或完全排除反馈。这些模拟中的气体分别是太热而不能促进莱曼-α吸收或太冷而不能产生所需的线宽。因此，匹配所观察到的b-参数分布需要反馈过程，该反馈过程在没有碰撞（过度）电离氢的情况下热或有害地加宽吸收特征。这表明莱曼α森林b参数分布是一个有价值的诊断星系反馈在低红移宇宙。我们进一步证实，低红移莱曼α森林柱密度分布可以通过紫外背景更好地再现，HI光电离率比Haardt & Madau（2012）预测的高1.5-3倍。
2017-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the Epoch of Reionization with the Lyman Alpha Forest at z~4-5
不均匀的宇宙学再电离过程在z=4-5的星系际介质中留下了有形的印记。莱曼α森林通量功率谱提供了一个潜在的强大的探测时代的再电离。利用现有的SDSS I/II类星体样品，在没有其他物理过程影响Lyman α通量功率谱的情况下，利用z=4.5 ± 0.5处的Lyman α森林吸收谱，可以在~7 σ水平上区分两种宇宙学再电离方案，一种在z=6处完成再电离，另一种在z=9处完成再电离.红移范围z=4-5可能提供最好的窗口，因为仍然有足够的透射通量和类星体来测量通量波动的精确统计，并且IGM仍然保留了大量的再电离记忆。
2009-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Deep Forest: Neural Network reconstruction of the Lyman-alpha forest
我们探索使用深度学习来从莱曼-阿尔法森林中可观测的透射通量推断物理量。我们训练一个神经网络使用红移z=3输出宇宙流体动力学模拟和模拟数据集构建从他们。我们评估如何训练网络能够重建莱曼α森林吸收的光学深度从嘈杂的，往往饱和的传输通量数据。神经网络优于包括对数反演和样条插值的替代重建方法，在光学深度均方根误差方面约为2倍。我们发现没有显着的依赖性，在输入数据的信噪比的改善，虽然增益是最大的高光学深度区域。这里研究的莱曼-阿尔法森林光学深度是一个简单的一维例子，但是使用深度学习和模拟来解决宇宙学中的逆问题可以扩展到其他物理量和更高维的数据。
2021-09-05 astro-ph.CO physics.data-an
Constraints on ionising photon production from the large-scale Lyman-alpha forest
最近的工作表明，z~2.5的莱曼α森林在大尺度上编码了关于星系和类星体种群的信息，这些信息使星系际介质保持光电离。我们提出了第一个预测，从当前和下一代的调查数据约束的人口。森林至少应该告诉我们，是星系还是相反的类星体主导了光子的产生。如果简并性（例如，利用光子平均自由程、小规模聚类功率归一化和潜在的其他天体物理效应）可以被先验信息打破。我们证明，当不均匀电离被正确处理时，对暗能量的约束不会降低。
2014-09-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
First Data Release of the COSMOS Lyman-Alpha Mapping And Tomography Observations: 3D Lyman-$α$ Forest Tomography at 2.05 < z < 2.55
在$z\sim 2-3$的微弱的恒星形成星系可以作为替代的背景源，探测莱曼- $α$森林除了类星体，产生高的视线密度，使三维断层重建的前景吸收领域。在这里，我们提出了第一个数据发布的COSMOS莱曼阿尔法测绘和测绘观测（CLAMATO）调查，这是进行了LRIS摄谱仪上的LRIK-I望远镜。在COSMOS场中0.157 $\mathrm{deg}^2$的观测足迹上，我们使用了$2.17<z<3.00$上的240个星系和类星体，平均同向横向间隔为$2.37\,h^{-1}\,\mathrm{Mpc^3}$，作为背景源探测$2.05<z<2.55$上前景的莱曼- $α$森林吸收。然后使用$α$森林数据在具有有效平滑尺度$2.5\,h^{-1}\,\mathrm{Mpc}$的$3.15\,\times 10^5\,h^{-3}\,\mathrm{Mpc^3}$的共移动体积上创建维纳滤波断层扫描重建。除了传统的数字，这张地图还呈现为一个虚拟现实的YouTube 360视频可视化和可操纵的互动数字。我们看到大的密度过高和密度过低，在视觉上同意从光谱红移调查在同一领域的同时代星系的分布，包括与最近发现的几个星系原星团的体积。此数据发布包括红移目录，减少光谱，提取莱曼- $α$森林像素数据，和吸收的层析成像图。
2018-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman Alpha Forest - Halo Cross-Correlations in Effective Field Theory
本文提出一种有效场论（EFT）模型，用于描述莱曼α森林与有偏示踪物（如类星体、星系或暗物质晕）在红移空间中的互相关，并在Sherwood模拟中验证，实现了百分之一精度的预测，显著改进了现有解析模型。
2025-01-22 astro-ph.CO hep-ph
Lyman-$α$ forest constraints on interacting dark sectors
与$Λ$ CDM相比，Lyman- $α$森林是暗物质模型的一个有价值的探测器，其特征在于功率谱的尺度依赖抑制。在这项工作中，我们提出了一个新的估计的莱曼- $α$通量功率谱，不依赖于流体动力学模拟。我们的框架的特点是滋扰参数，封装的复杂的物理学的星系际介质和高度非线性的小尺度模式的敏感性。在验证了基于$Λ$ CDM的高分辨率流体动力学模拟的方法之后，我们从BOSS Lyman- $α$大尺度数据中导出了相互作用暗物质模型的保守约束，k<0.02（km/s）^（-1），在模型拟合中保留了相关的干扰参数。估计产生的下限上的质量的食人暗物质，其中冻结发生通过3至2湮灭，在兆电子伏的范围。此外，我们发现暗物质与暗辐射相互作用的模型，这已被认为是解决$H_0$和$σ_8$紧张局势，是兼容的BOSS莱曼- $α$数据。
2018-05-30 astro-ph.CO hep-ph
Strong bound on canonical ultra-light axion dark matter from the Lyman-alpha forest
我们提出了一个新的超轻轴子（超轻）暗物质质量$m_\text{a}$的界限，使用莱曼α森林寻找抑制宇宙结构的增长：95%的下限$m_\text{a} > 2 \times 10^{-20}\,\text{eV}$。这强烈地反对（$> 99.7\%$可信度）$10^{-22}\,\text{eV} < m_\text{a} < 10^{-21}\,\text{eV}$的正则化，其动机是弦轴向和冷暗物质模型中可能的张力的解决方案。我们加强了以前的等效边界约一个数量级。我们证明了我们的研究结果的鲁棒性，使用改进的流体动力学模拟的优化仿真器。
2020-12-24 astro-ph.CO hep-ph
Cutoff in the Lyman-$α$ forest power spectrum: warm IGM or warm dark matter?
我们重新分析了（Viel et al 2013）中考虑的高红移和高分辨率$α$森林光谱，试图限制暖暗物质粒子的性质。与以前的工作相比，我们考虑了更广泛的星系际介质的热历史。我们发现，无论是温暖的和冷的暗物质模型可以解释截断观察到的通量功率谱的高分辨率观测同样好。然而，这意味着非常不同的热历史和基本的再电离模型。我们讨论如何消除这种简并性。
2017-09-15 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Lyman-alpha Forest Constraints on Decaying Dark Matter
我们提出了一个分析的高分辨率N体模拟的衰减暗物质宇宙学的统计特性的高红移星系际介质中传输的莱曼α森林通量的重点。在这种类型的模型中，一个暗物质粒子衰变为质量稍小的稳定的暗物质子粒子和一个轻粒子。小的质量分裂为子粒子提供了非相对论性的反冲速度V_k，导致自由流动和随后的小尺度密度波动的阻尼。目前的莱曼-α森林功率谱测量可以探测到红移z ~ 2-4处约2-3 h^-1 Mpc的共动尺度，这为探测相对小尺度上的宇宙学密度涨落提供了最可靠的方法之一。由于自由流的暗物质子粒子的结构生长的抑制也有一个显着的影响中性氢云的分布，跟踪底层的暗物质分布以及在高红移。我们利用莱曼-α森林功率谱测量来限制自由流的暗物质在这样的模型，从而限制衰减的暗物质只基于宇宙学扰动的动力学没有任何假设的衰变产物的相互作用。我们发现SDSS一维Lyman-alpha森林功率谱数据给出了一个依赖于寿命的上限V_k < 30-70 km/s，衰变寿命< 10 Gyr。这是最严格的模型无关的约束不可见的暗物质衰变与小质量分裂。对于大质量分裂（大V_k），莱曼-α森林数据将暗物质的寿命限制在γ ^-1 > 40 Gyr。即将到来的BOSS数据应该能够对奇异的暗物质提供更严格的约束，主要是因为更大的BOSS类星体光谱样本将显著减少统计误差。
2013-09-27 astro-ph.CO hep-ph
Lyman-$α$ Forest Constraint on Dark Matter from Dark Sector Decay
School of Physics, East China University of Science and Technology（华东理工大学物理学院）；School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University (Zhuhai Campus)（中山大学珠海校区物理与天文学院）
通过Lyman-α森林观测研究暗物质从暗部门衰变的约束，结合大爆炸核合成数据，限制亚GeV暗物质质量，排除轻于10^-1 GeV的可能。
2026-07-20 astro-ph.CO hep-ph
Hubble Space Telescope Observations of Sub-Damped Lyman-alpha Absorbers at z < 0.5, and Implications for Galaxy Chemical Evolution
我们报告了用哈勃太空望远镜宇宙起源光谱仪观测到的四个z<0.5的亚阻尼莱曼α（亚DLA）类星体吸收体。我们测量C、N、O、Si、P、S、Ar、Mn、Fe和/或Ni的可用中性或离子。我们的数据使z<0.5的sub-DLA金属丰度样品加倍，并改善了对sub-DLA化学演化的约束。我们的所有四个亚DLA都与近太阳或超太阳金属丰度和相对适度的电离修正相一致;更多线的观测和详细的建模将有助于验证这一点。结合我们的数据与测量从文献中，我们证实了以前的建议，N（HI）加权平均金属丰度的子DLAs超过DLAs在所有红移研究，即使在子DLAs电离校正。朝向PHL 1598的吸收器显示出显著的粉尘消耗。朝向PHL 1226和PKS 0439-433的吸收体显示出与太阳能一致的S/P比，即，它们缺乏深刻的奇偶效应。朝向Q 0439 -433的吸收体显示出超太阳能Mn/Fe。对于z<0.5的几个亚DLAs，[N/S]低于次生N生产的预期水平，表明次生N或三级N生产机制的释放延迟。我们使用Si II* 和C II* 吸收来约束电子密度。我们还报告了不同的金属丰度与Δ V_90的关系，亚DLAs和DLAs。对于两个亚DLAs的发射线从底层星系的检测，我们的测量的吸收线金属丰度是一致的发射线金属丰度，这表明金属丰度梯度是不显着的，在这些星系。
2015-05-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
The detectability of strong 21 centimetre forest absorbers from the diffuse intergalactic medium in late reionisation models
在红移$z\simeq 5.3$的再电离的后期结束与观测到的Ly $α$森林传输的空间变化和Ly $α$发射星系在$z=5.5$的扩展Ly $α$吸收槽周围的赤字是一致的。在这个模型中，大的中性氢岛应该一直存在于弥漫星系际介质（IGM）中，直到$z\simeq 6$。我们使用了一种新的，混合的方法，结合高分辨率的宇宙流体动力学模拟与辐射转移预测的发病率强21厘米森林吸收光学深度$τ_{21}>10^{-2}$从弥漫IGM在这些后期再电离模型。我们包括模拟21厘米森林光谱的红移空间失真的影响，并把高度不确定的加热预再电离IGM软X射线作为一个自由参数。对于一个模型，只有适度的IGM预热，使平均气体动力学温度在弥漫IGM保持低于$T_{\rm K}\simeq 10^{2} \rm\, K$，我们发现，强21厘米森林吸收线应持续到$z=6$。对于$\sim 10$足够响亮的无线电背景源的样本，在$z\simeq 6$与SKA 1-低或可能LOFAR的21厘米森林吸收器的零检测应该提供一个信息的下限仍然在很大程度上不受约束的软X射线背景在高红移和预再电离IGM的温度。
2021-06-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fast, high-fidelity Lyman $α$ forests with convolutional neural networks
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）
全物理宇宙学模拟是研究宇宙结构形成和演化的强大工具，但需要极端的计算资源。在这里，我们训练一个卷积神经网络，使用更便宜的N体模拟来重建与Lyman- $α$（Ly $α$）森林相关的尺度上的重子流体动力学变量（密度，温度和速度），使用来自Nyx模拟的数据。我们表明，我们的方法可以快速估计这些领域的分辨率为$\sim$ 20千秒差距，并捕获统计的LY $α$森林具有更高的精度比现有的近似。由于我们的模型是完全卷积的，我们可以在较小的模拟箱上进行训练，并在更大的模拟箱上进行部署，从而节省大量的计算。此外，由于我们的方法产生的近似的流体动力学场，而不是直接的Ly $α$通量，它不限于一个特定的选择电离背景或平均透射通量。
2021-06-23 astro-ph.CO cs.AI
Don't miss the forest for the trees: the Lyman alpha forest power spectrum in effective field theory
Center for Theoretical Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院理论物理中心）
本文推导了单圈阶宇宙学莱曼阿尔法森林功率谱的有效场论，通过指数映射与可重整化条件验证了其与视线依赖偏置模型的等价性，推广FFTLog方法计算单圈积分，并在Sherwood模拟中实现亚百分比精度的拟合，适用于全形状宇宙学分析。
2026-10-21 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The Importance of Quantum Pressure of Fuzzy Dark Matter on Lyman-Alpha Forest
根据最近来自BOSS和XQ-100的莱曼α森林数据，一些研究表明模糊暗物质（FDM）粒子的质量下限被提升到$10^{-21}\,\mathrm{eV}$。然而，这样的限制是由$Λ$ CDM模拟与FDM初始条件和量子压力（QP）没有考虑，这可能会产生非平凡的影响，在大尺度结构。我们系统地研究了宇宙学模拟中的QP效应，发现QP效应进一步抑制了小尺度下的物质功率谱，同时也抑制了低质量端的晕质量函数.我们估计了QP对Lyman-alpha森林一维通量功率谱的抑制作用，并与BOSS和XQ-100的数据进行了比较。讨论了通量功率谱模型计算中热气体性质的粗糙不确定性。我们的结论是，更系统的研究，特别是与QP考虑，是必要的，以限制FDM粒子质量使用莱曼α森林。
2018-08-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
