First Detection of Cosmic Microwave Background Lensing and Lyman-α Forest Bispectrum
我们提出的第一个检测莱曼- $α$森林和宇宙微波背景（CMB）透镜之间的相关性。对于SDSS-III/BOSS DR 12中的每个Lyman- $α$森林，我们将一维功率谱与来自普朗克的相同视线上的CMB透镜会聚相关联。这种测量构成了一个位置相关的功率谱，或压缩双谱，并量化的莱曼- $α$森林功率谱的非线性响应的大规模的过密度。在5-$σ$处测量信号，并且与$Λ$ CDM预期一致。我们测量莱曼- $α$森林相对于暗物质分布的线性偏差，并约束包括非线性偏差的非线性项的组合。这个新的观测结果为莱曼- $α$森林作为大尺度结构探测器提供了一致性检查，并测试了我们对星系际气体和暗物质之间关系的理解。将来，它可用于测试流体动力学模拟并校准Lyman- $α$森林与暗物质之间的关系。
2016-10-13 astro-ph.CO
Optimizing BAO measurements with non-linear transformations of Lyman-alpha forest
我们探讨了应用非线性变换的莱曼- $α$森林传输通量$F=e^{-τ}$和分析模型的能力来预测所产生的聚类幅度的效果。变换场（信号）的大尺度偏差和小尺度波动（噪声）的幅度都可以任意修改，但我们无法找到一种变换，使用泰勒展开到三阶，在大尺度上显着增加信噪比。特别是，然而，我们实现了33%的改善，在横向方向上的高斯化领域的信号噪声。另一方面，我们探索了一个分析模型的大规模偏置的Ly $α$森林，并提出了一个扩展的这个模型来描述偏置的转换字段。使用流体动力学模拟，我们表明，该模型最好的作品来描述相对于速度梯度的偏置，但不太成功的预测偏置相对于大规模的密度波动，特别是非常非线性的变换。
2015-04-08 astro-ph.CO
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
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
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
Broadband distortion modeling in Lyman-$α$ forest BAO fitting
近年来，在高红移类星体光谱中观测到的$α$吸收被用作大尺度结构的示踪剂，这是通过在红移$z\simeq 2.3$处的三维Lyman-$α$森林自相关函数实现的。但是，需要在每个吸收光谱中拟合类星体的连续谱，这会引入宽带失真，这种失真很难校正，并且会导致测量任何宽带的系统误差。特性.我们描述了一个$k$ -空间模型，这种宽带失真的基础上的乘法校正的功率谱的传输通量的分数，抑制功率对应的典型长度的莱曼- $α$森林频谱的尺度。将该模型应用于$α$森林自相关中重子声振荡（BAO）峰位的拟合，发现该拟合方法对模拟数据集的线性偏置参数$b_{F}$和红移空间畸变参数$β_{F}$的输入值的系统误差小于0.5%.应用于测量BOSS数据版本11的自相关性，我们的方法通过使用更少的参数提供更好的拟合数据，并减少$β_{F}$和组合$b_{F}(1+β_{F})$的统计误差超过7倍，从而改进了先前在BAO拟合中对宽带失真的处理。在红移$z=2.3$处的测量值是$β_{F}=1.39^{+0.11\ +0.24\ +0.38}_{-0.10\ -0.19\ -0.28}$和$b_{F}(1+β_{F})=-0.374^{+0.007\ +0.013\ +0.020}_{-0.007\ -0.014\ -0.022}$（1个$σ$，2个$σ$和3个$σ$统计误差）。我们的拟合软件和复制我们的主要结果所需…
2015-11-30 astro-ph.CO
Redshift-space streaming velocity effects on the Lyman-$α$ forest baryon acoustic oscillation scale
重子声学振荡（BAO）标度是测量宇宙学距离的标准标尺，因此成为宇宙膨胀历史的主要探测器。然而，任何改变尺子长度的物理效应都可能导致我们在确定距离和膨胀率时产生偏差。这些物理效应之一是流动速度，即早期宇宙中重子和暗物质之间的相对速度，由于它们在复合时共同起源于声波，因此与BAO标度耦合。在这项工作中，我们调查的流动速度上的莱曼- $α$森林自动功率谱，最近委托DESI摄谱仪使用的主要示踪剂之一的BAO功能的影响。为此，我们开发了一个新的微扰模型的莱曼- $α$通量密度对比度是完整的第二阶为一定的字段，并适用于任何红移空间示踪剂的结构，因为它是基于对称性的考虑。我们发现，有8个偏置系数通过二阶。我们发现流动速度引起的BAO标度的变化为0.081- 0.149%（横向）和0.053- 0.058%（径向），这取决于所使用的偏置系数的模型。这些误差小于DESI Lyman- $α$ BAO误差预算，但与之相比不可忽略，该误差预算在总规模上为0.46%。这些结果对我们选择的偏置参数的敏感性强调了未来的工作需要从模拟中测量高阶偏置系数，特别是对于DESI之外的未来实验。
2020-08-09 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
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
The ACCEL2 Project: Precision Measurements of EFT Parameters and BAO Peak Shifts for the Lyman-$α$ Forest
本研究基于ACCEL2模拟精确测量Lya森林EFT偏差参数，推导非线性效应对BAO参数的偏差，给出误差预算与峰移估计，验证Lya森林BAO测量的稳健性，为DESI等巡天的全形状宇宙学分析铺路。
2024-12-09 astro-ph.CO
Validation of the DESI 2024 Ly$α$ forest BAO analysis using synthetic datasets
本研究利用150个基于对数正态近似高斯随机构建的DESI DR1合成光谱样本，采用与正式分析一致的框架验证DESI 2024年Ly$α$森林BAO测量的无偏性、不确定性及协方差估算方法，并提出下一代合成数据集的研发优先级。
2024-05-05 astro-ph.CO
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
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
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
Fast, large volume, GPU enabled simulations for the Ly-alpha forest: power spectrum forecasts for baryon acoustic oscillation experiments
来自大型Ly-alpha森林巡天的重子声学振荡标度（BAO）的高红移测量代表了暗能量研究的下一个前沿。作为这项工作的一部分，将需要对Ly-alpha森林的BAO签名进行有效模拟。为此，我们构建了一个模型，用于生产快速，大容量的模拟Ly-alpha森林。利用经过校准的半分析方法，我们能够在1 Gpc^3卷中运行非常大的模拟，使用支持GPU的代码版本，在台式电脑上在不到一天的时间内完全解决了Jeans规模。从我们的半解析模拟中提取的Ly-alpha森林光谱与从完全流体动力学参考模拟中获得的光谱非常一致。此外，我们发现我们的模拟数据与观测测量的通量概率分布和一维通量功率谱是广泛一致的。我们能够正确地恢复输入BAO规模从三维Ly-alpha通量功率谱测量从我们的模拟数据，并估计，每平方度约15个背景源和每像素约5个信噪比的类似BOSS的10^4 deg^2调查应实现BAO尺度的测量，误差在约1.4%以内。我们还使用我们的模拟来提供简单的功率-的法律表达式估计的分数误差的BAO尺度上的变化的信号噪声和背景源的数量密度。我们的方法的速度和灵活性非常适合探索参数空间和观测和天体物理系统学的影响，从即将到来的大规模光谱调查的BAO签名的恢复。
2011-08-15 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
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
The negative BAO shift in the Ly$α$ forest from cosmological simulations
首次通过1000个有效场级偏置模拟测量Ly$\alpha$森林BAO偏移，发现实空间和红移空间存在显著负偏移，为观测张力提供理论约束与解决方案。
2024-07-24 astro-ph.CO
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
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
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
Simulating the effect of high column density absorbers on the one-dimensional Lyman-alpha forest flux power spectrum
我们测量的效果，高柱密度吸收系统的中性氢（HI）的一维（1D）莱曼α森林通量功率谱使用宇宙流体动力学模拟从Illustris项目。高柱密度吸收体（我们定义为具有HI柱密度$N(\mathrm{HI}) > 1.6 \times 10^{17}\,\mathrm{atoms}\,\mathrm{cm}^{-2}$的吸收体）导致具有特征阻尼翼的加宽吸收线。这些阻尼翼通过使类星体光谱中的吸收远离吸收体本身的位置来使1D莱曼-阿尔法森林通量功率谱发生偏差。我们调查的影响，高柱密度吸收莱曼α森林使用流体动力学模拟的第一次。我们提供模板作为柱密度和红移的函数，允许灵活地精确建模残留污染，即，如果分析选择性地剪掉最大阻尼的机翼。这种灵活性将改善宇宙学参数估计，例如，允许更精确地测量功率谱的形状，并对包含大质量中微子的宇宙学模型或光谱指数的运行产生影响。我们提供拟合函数来重现这些结果，以便它们可以直接纳入数据分析管道。
2018-01-09 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
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
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
Generating mock data sets for large-scale Lyman-α forest correlation measurements
对高红移类星体的大量光谱观测产生了大量相关的莱曼α吸收光谱，这些光谱可以用来测量大尺度结构。需要对这些勘测进行模拟，以准确地解释相关性的测量结果并校正系统误差。提出了一种有效的生成莱曼α森林调查模拟实现的方法，该方法只在调查源的视线上生成一个场，而不必在整个三维调查体积上生成场。该方法可以被校准，以重现的功率谱和一点分布函数的透射通量的分数，以及这些量的红移的演变，并且很容易用于建模任何调查系统的影响。我们提出了一个例子，这些模拟调查是如何应用到预测的测量误差，在一个调查与类似的参数在SDSS-III的BOSS类星体调查。
2011-12-08 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 Effect of Interstellar Absorption on Measurements of the Baryon Acoustic Peak in the Lyman-α Forest
近年来，人们利用氢Lyman-α森林的自相关性，利用BOSS巡天的数万条类星体谱，观测到了红移2 < z < 3.5的重子声峰。然而，银河系的星际介质会将吸收线引入任何河外源的光谱中。这些谱线虽然很弱，在单一BOSS光谱中无法检测到，但可能会使宇宙学信号产生偏差。为了检验这一点，我们通过叠加超过一百万个星系和类星体的光谱来生成吸收线图。我们发现，系统介绍太小，影响目前的重子声学峰值的准确性，但可能是相关的未来调查，如暗能量光谱仪（DESI）。我们概述了一种方法来解释这与未来的数据集。
2017-08-17 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
First measurement of the correlation between cosmic voids and the Lyman-$α$ forest
IRFU, CEA, Université Paris-Saclay（IRFU, 法国原子能和替代能源委员会, 巴黎萨克雷大学）；Université Clermont-Auvergne, CNRS, LPCA（克莱蒙奥弗涅大学, 法国国家科学研究中心, LPCA）；Aix Marseille Univ, CNRS/IN2P3, CPPM（艾克斯-马赛大学, 法国国家科学研究中心/法国粒子物理研究所, CPPM）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University Observatory, Faculty of Physics, Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学物理学院天文台）
本研究首次利用Lyα森林数据测量宇宙空洞周围的大尺度物质流动，并通过线性RSD模型确定了β参数，揭示了高红移下宇宙结构增长的特征。
2026-02-11 astro-ph.CO
Lenses in the forest: cross-correlation of the Lyman-alpha flux with CMB lensing
我们提出了一个新的观测：类星体（QSO）光谱中的莱曼α通量波动和宇宙微波背景（CMB）的收敛之间的互相关测量沿同一视线的理论估计。作为评估其可检测性的第一步，我们使用线性理论估计信噪比。虽然信号噪声是小的一个单一的视线和峰值在稍小的红移比那些探测的莱曼-α森林，我们估计总的信号噪声为9的互相关类星体光谱的SDSS-III与普朗克和20的互相关与未来的偏振为基础的CMB实验。这种效应的检测将是中性氢物质互相关的直接测量，并可以提供重要的信息，在红移范围内的大尺度结构的增长，这仍然是很差的探测观测。
2009-08-19 astro-ph.CO
The Acoustic Peak in the Lyman Alpha Forest
我们提出了第一个模拟的签名重子声振荡（BAO）在莱曼α森林数据包含180,000模拟类星体视线。我们使用八个大的暗物质只有模拟上，我们画莱曼α场使用波动冈恩-彼得森近似。我们认为，这种方法应该是足够的平均签名的规模感兴趣。我们的研究结果表明，莱曼α通量提供了一个很好的示踪剂的基础暗物质领域在大尺度上和红移空间扭曲很好地描述了一个简单的线性理论处方。我们比较傅立叶和配置空间的方法来描述的信号，并认为配置空间的统计提供了有用的数据压缩。我们还研究了波动的光电离背景的影响，使用一个简化的模型，发现这样的波动增加大尺度上的平滑功率。然而，对于小幅度波动（<10%），声峰位置不受影响。较大的幅度波动使得BAO信号的恢复更加困难，并且可能降低测量的可实现的重要性。
2009-09-17 astro-ph.CO
Minimally Parametric Power Spectrum Reconstruction from the Lyman-alpha Forest
目前的结果从莱曼α森林假设的原始功率谱的密度扰动遵循一个简单的幂律形式，运行。我们提出的第一个分析莱曼阿尔法数据研究放松这个强有力的假设对原始和天体物理约束的影响。我们进行了大量的数值模拟，使用它们来校准一个最小的参数框架来描述功率谱。结合交叉验证，一种防止数据过度拟合的统计技术，该框架允许我们在没有强先验假设的情况下重建功率谱形状。我们没有发现偏离尺度不变性的证据;我们的分析还表明，目前的莱曼α数据没有足够的统计能力来鲁棒地探测这些尺度下的功率谱形状。相比之下，正在进行的重子振荡巡天（BOSS）将能够以高精度做到这一点。此外，这些近期的数据将能够打破功率谱形状和天体物理参数之间的简并性。
2011-03-31 astro-ph.CO
The Effect of Cosmic Magnetic Fields on the Metagalactic Ionization Background inferred from the Lyman-α Forest
使星系际介质再电离红移~6的源仍然未知。电离过程的一个严重限制是在莱曼-α森林中维持电离所需的低发射率。模拟校准的观测表明，每个重子的产生率最多只有几个光子。在这项工作中，我们提出了一个新的解决方案，这个“光子饥饿”的问题，使用宇宙磁场，这可能是目前作为早期宇宙物理和随后的磁流体动力学放大的结果弱背景。如果存在的话，这种磁场会引起密度扰动，这种扰动在与红移z~2-5处的氢吸收线测量所探测的尺度相当的尺度上占主导地位。研究表明，亚纳高斯磁场，在~1 Mpc尺度上相干，具有几乎尺度不变的谱，足以对有效光学厚度、类星体谱上莱曼-α森林的出现、像元通量统计和透射通量的功率谱产生显著的影响。我们还表明，这样的磁场签名被有效地擦除时，元银河系光电离率的增加，从而放松对宇宙光子预算可用于再电离的约束。
2013-11-06 astro-ph.CO
An Emulator for the Lyman-alpha Forest
我们提出的方法之间的1-D通量功率谱的莱曼- $α$森林，宇宙流体动力学模拟的输出。由于有限的模拟数量，插值是必要的宇宙学参数估计。利用拉丁超立方采样和高斯过程插值，从$21$小模拟中构造了一个Lyman-$α$森林通量功率谱的模拟器。我们表明，该仿真器具有1.5%的典型准确度和4%的最差情况下的准确度，这与BOSS DR 9的$z < 3$的3 - 5%的当前统计误差相比很好。我们比较以前的国家的最先进的，二次多项式插值。拉丁超立方体对整个参数空间进行采样，而二次多项式仿真仅对低维子空间进行采样。高斯过程提供了一个估计的仿真误差，我们使用测试模拟表明，这种估计是合理的。我们构造了一个似然函数，并用它来表明，使用仿真器生成的后验约束是无偏的。我们表明，我们的高斯过程仿真器具有较低的仿真误差比二次多项式插值，从而产生更严格的后验置信区间，这将是必不可少的未来莱曼- $α$调查，如DESI。
2023-01-23 astro-ph.CO
Constraints on Quasar Lifetimes and Beaming from the HeII Lyman-alpha Forest
我们表明，HeII莱曼α森林的视线附近的类星体人口的比较可以强烈地约束类星体的寿命和发射几何。通过比较沿着特定视线的HeII和HI莱曼α森林，人们可以追踪辐射场硬度的波动（这是由HeII电离率的波动驱动的）。由于这种高能背景是高度可变的--由于占主导地位的明亮类星体的稀有性和这些光子相对较短的衰减长度--因此可以直接将辐射场中的特征与它们的源类星体联系起来。在这里，我们量化如何有限的寿命和光束发射几何形状影响这些期望。有限的寿命会导致一个时间延迟，使观测到的辐射峰相对于类星体发生位移。对于波束发射，几何形状决定了观察者不可见的源仍然可以在辐射场中产生峰值。我们发现，对于合理的参数值（寿命约为10^6-10^8年，光束角<90度），这两个模型都产生了大量的“裸”峰（没有相关的类星体）。通过与现有的沿着两条HeII莱曼-α森林视线进行的类星体观测进行比较，排除了各向同性发射和无限寿命的高置信度;它们可以通过中等光束或寿命~10^7-10^8年来适应。我们还表明，峰值和它们的类星体之间的径向位移的分布可以明确区分这两种模式，虽然需要更大的统计样本。
2010-08-26 astro-ph.CO
Possible evidence for a large-scale enhancement in the Lyman-$α$ forest power spectrum at redshift $\mathbf{\textit{z}\geq 4}$
非均匀再电离在大尺度上增强了$z\geq4$红移处的一维Lyman-$α$森林功率谱.这是由于电离氢部分的相干波动引起的大规模的变化后再电离气体温度，随着气体冷却而消退。因此，有可能利用这些残余涨落来约束波数为$\log_{10}(k/{\rm km^{-1}\,s})\lesssim -1.5$的功率谱的非均匀再电离。我们使用Sherwood-Relics混合辐射流体动力学模拟套件对$4.0\leq z \leq 4.6$的新Lyman- $α$森林功率谱测量进行了首次分析。这些数据延伸到波数$\log_{10}(k/{\rm km^{-1}\,s})\simeq -3$，相对不确定度为$10$ -每个波数箱中的$20$ %。我们的分析返回一个$2.7σ$偏好的增强莱曼- $α$森林功率谱在大尺度上，超过预期的空间均匀的紫外线背景。这种大规模的增强可能是一个签名的不均匀再电离，虽然这些数据的统计精度还不足以获得一个强大的检测遗物后再电离波动。我们表明，未来的功率谱测量的相对不确定性为$\lesssim 2.5$ %，应提供明确的证据，在大尺度上的功率谱增强。
2023-03-09 astro-ph.CO
Lyman-tomography of cosmic infrared background fluctuations with Euclid: probing emissions and baryonic acoustic oscillations at z>10
欧几里德太空任务旨在探测暗能量的演化，将在三个相邻的近红外滤光片Y、J和H上绘制大面积的天空。这一覆盖范围还将使绘制扣除源的宇宙红外背景（CIB）波动在亚度角尺度上具有前所未有的准确性。在这里，我们提出的方法，使用莱曼break层析应用于基于欧几里得的CIB地图，准确地隔离的CIB排放的历史作为红移的函数从10 < z < 20，并确定重子声振荡（BAO）在这些时期。为了识别BAO特征，我们将在>~ 400平方度的保守大的连续区域上组装单独的CIB地图。该方法可以通过z分离CIB空间谱，达到亚百分比的统计精度。我们说明了这一点与一个特定的模型CIB生产在高z归一化重现测得的斯皮策为基础的CIB波动。我们表明，即使后者只包含一个小的组成部分，从高z源，该分量的振幅可以准确地隔离与这里提出的方法和BAO签名在z>~ 10恢复以及从CIB波动空间谱。在这些红移上探测BAO将是对潜在宇宙学范式的重要测试，并将缩小宇宙学参数演化的总体不确定性，包括暗能量。类似的方法也适用于计划中的WFIRST任务，我们表明，可能的第四个近红外通道在> 2微米将是有益的。
2015-10-06 astro-ph.CO
Particle initialization effects on Lyman-$α$ forest statistics in cosmological SPH simulations
本文通过控制变量的宇宙学 SPH 模拟，评估粒子初始化及相关算法选择对 Lyman-α 森林功率谱和 PDF 的影响，发现常用玻璃/网格混合初始化可导致小尺度近 50% 的尺度依赖畸变并偏置暗物质参数推断。
2024-02-29 astro-ph.CO
A New Method to Measure the Post-Reionization Ionizing Background from the Joint Distribution of Lyman-$α$ and Lyman-$β$ Forest Transmission
在再电离时代结束时，弥漫在星系际介质（IGM）中的电离背景的振幅对再电离宇宙的源的发射率提供了有价值的约束。虽然在较低的红移电离背景的测量依赖于模拟校准的映射之间的光电离率和平均传输的Ly $α$森林，在$z\gtrsim6$的IGM变得越来越不透明，和传输仅出现在狭窄的尖峰分离饱和冈恩-彼得森槽。在这种情况下，测量大的$\sim 50$ Mpc $/h$区域上的平均透射率的传统方法是不太敏感的并且是次优的。此外，Ly $β$跃迁的振子强度小五倍意味着Ly $β$森林在$z\gtrsim6$处相当透明，即使在存在前景$z\sim 5$ Ly $α$森林吸收的污染的情况下。在这项工作中，我们提出了一种新的统计方法来分析联合分布的传输尖峰在同空间$z\sim 6$ Ly $α$和Ly $β$森林。我们的方法依赖于近似贝叶斯计算（ABC），这避免了计算描述高度相关的Ly $α$和Ly $β$传输的棘手的似然函数的必要性。我们应用ABC模拟数据产生的大体积流体动力学模拟结合一个国家的最先进的模型的电离背景波动后再电离IGM，并表明，它是敏感的IGM中性氢馏分比以前的技术。作为一个概念的证明，我们应用这种方法来一个真正的$z=6.54$类星体的光谱和测量电离背景从$5.4\leq z \leq 6.4$沿这条视线与$\sim0.2$ dex统计不确定性。
2017-03-29 astro-ph.CO
Light in the dark forest -- I. An efficient optimal estimator for 3D Lyman-alpha forest power spectrum
针对莱曼α森林数据的各向异性导致三维功率谱测量困难的问题，提出首个完全最优的三维功率谱估计量，结合共轭梯度法与P$^3$M形式体系实现高效计算，经模拟验证准确稳健，为相关宇宙学研究提供新基础。
2025-06-18 astro-ph.CO
Mapping Lyman-alpha forest three-dimensional large scale structure in real and redshift space
这项工作提出了一种新的物理动机的监督机器学习方法，Hydro-BAM，再现三维莱曼- $α$森林领域在现实和红移空间学习参考流体动力学模拟，从而节省约7个数量级的计算时间。我们表明，我们的方法在重建场的一点（PDF）、两点（功率谱）和三点（双谱）统计数据中的准确度高达$k\sim1\,h\,\rm{Mpc}^{-1}$。当与参考模拟相比，包括红移空间失真，我们的方法实现了$\lesssim2\%$的偏差高达$k=0.6\,h\,\rm{Mpc}^{-1}$在四极杆，$\lesssim5\%$高达$k=0.9\,h\,\rm{Mpc}^{-1}$。对于边长为$k=0.8\,h\,\rm{Mpc}^{-1}$的三角形构型，双谱被很好地再现。相比之下，通常采用的波动冈恩-彼得森近似显示出显著的偏差，已经忽略了双谱中具有$k=0.2-0.4\,h\,\rm{Mpc}^{-1}$侧的构型处的特殊运动，在功率谱中也明显不太准确（在5 $\%$至$k=0.7\,h\,\rm{Mpc}^{-1}$内）。我们的结论是，一个准确的分析莱曼-PDMATHAMM森林需要考虑复杂的重子物理大尺度结构关系。我们的分层领域特定机器学习方法可以有效地利用这一点，并准备生成准确的Lyman-$α$森林模拟目录，涵盖DESI和WEAVE等调查所需的大量数据。
2022-02-03 astro-ph.CO
Calibrating cosmological radiative transfer simulations with Lyman alpha forest data: Evidence for large spatial UV background fluctuations at z ~ 5.6 - 5.8 due to rare bright sources
在这里，我们校准宇宙学辐射转移模拟与ATON/RAMSES的莱曼α不透明度从类星体吸收光谱的测量范围。我们发现莱曼α不透明度是非常敏感的氢再电离的确切时间。模型再现的平均光电离率和平均平均自由程达到重叠的测量演变在z~7和预测的莱曼α不透明度在z> 6的快速演变与莱曼α发射体在此红移范围内的光度函数一致的加速演变。类似于"光学薄"模拟，我们的全辐射转移模拟失败，但是，在z> 5时再现莱曼α不透明度PDF的高不透明度尾部。我们认为，这是由于空间紫外线的波动后重叠阶段的再电离的规模远远大于我们的源模型，其中电离发射率是占主导地位的大量的子L * 星系预测。我们进一步认为，这表明一个显着的贡献电离紫外背景的稀有明亮的高红移源。
2018-05-22 astro-ph.CO
