Reconstructing the Gravitational Lensing Potential from the Lyman-$α$ Forest
我们提出了一种从Lyman- $α$森林数据重建弱透镜势的方法。我们推导出一个最佳的估计透镜潜力的基础上在真实空间中的像素之间的相关性的天空。该方法有效地处理了不规则间隔数据、测量中的孔洞、缺失数据和非均匀噪声。我们演示了模拟光谱和弱透镜的方法的实施。它示出的源密度$>\sim 0.5$每平方弧分和$\sim 200$像素在每个光谱（$λ/ Δλ= 1300$）的透镜电位可以重建高保真度，如果在光谱像素的相对吸收是信号为主。当噪声主导每个像素中的吸收的测量时，透镜化电位中的噪声较高，但是对于合理数量的源和噪声水平以及高保真度图，透镜化电位是可获得的。该透镜估计器还可应用于宇宙微波背景（CMB）的透镜化、21 cm强度映射（IM）或任何可以精确估计源的关联函数的情况。
2020-05-08 astro-ph.CO
A measurement of the Lyman-beta forest power spectrum and its cross with the Lyman-alpha forest in X-Shooter XQ-100
莱曼α森林是大尺度结构探测器，我们似乎对最高波数进行了建模控制。这使得莱曼-α森林对于限制暗物质的热度和再电离过程的时间具有极大的意义。然而，标准的统计量，莱曼α森林功率谱，是无法强烈约束IGM的温度-密度关系，这种能力进一步限制了如何以及其他高波数敏感参数可以约束。为了打破这些简并，我们测量了莱曼β森林的功率谱及其与同时代莱曼α森林的互相关性，使用VLT/X-Shooter XQ-100 Legacy Survey中z=3.5-4.5的100个类星体的光谱，其动机是莱曼β过渡的较小吸收截面，使其对相对于莱曼α过渡的较高密度敏感。我们的推论，从这个测量的IGM温度密度关系似乎闩锁一致到最近紧低红移莱曼α森林的限制。z=3.4-4.7的趋势，我们发现使用莱曼-α $-$莱曼-β交叉相关表明，随着红移的减少，温度-密度关系的斜率变平。这是预期的趋势，从正在进行的氦II再电离，有足够的时间达到渐近温度密度斜率后，氢再电离完成。此外，我们的测量提供了一个一致性检查IGM模型，解释莱曼-阿尔法森林，与交叉相关免疫系统学是不相关的两个森林之间，如金属线污染。
2021-10-15 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
The Implications of Gunn-Peterson Troughs in the HeII Lyman-alpha Forest
许多专家认为，z ~ 3 HeII Ly-alpha森林将遭受与z ~ 6 HI Ly-alpha森林相同的饱和问题，因此不会是HeII再电离的灵敏探针。然而，有几个因素使HeII Ly-alpha吸收比HI Ly-alpha更敏感。我们发现，观测到的HeII Ly-alpha和Ly-beta冈恩-彼得森槽可以提供一个相对独立的模型约束的体积平均HeII分数的x_HeII >~ 0.1。这个界限来自第一次使用的最undersense地区的HeII森林，以约束当地的HeII分数，然后，假设光电离平衡与最大允许的光电离率计算附近气体的电离态。有可能以约2倍的系数避开这个限制，但前提是HeII最近被重新电离。我们认为，在Q 0302 -003和HE 2347 -4342的光谱中观察到的HeII Ly-alpha Gunn-Peterson槽表明存在>~ 10个共动Mpc斑块，其中x_HeII > 0.03。这比来自这些光谱的先前约束提高了20倍，并且比来自z>6 HI莱曼森林的HI体积填充分数的最严格约束强100倍。
2009-09-24 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
Two shadows on two backlights: forecasting the Ly-$α$ forest $\times$ CMB Lensing bispectrum from ACT/SO/S4 & DESI
本文预测了DESI与ACT/SO/CMB-S4联合探测Ly-α森林与CMB透镜压缩极限双谱的灵敏度，信噪比可达10.3至20.2，并指出需更精确建模连续谱偏差和阻尼Ly-α吸收体等污染源以实现可靠的宇宙学解释。
2024-05-02 astro-ph.CO
Lyman-α Forest and Cosmic Weak Lensing in a Warm Dark Matter Universe
本文综述了暖暗物质（WDM）宇宙学模型中大尺度结构理论的研究现状。特别是，我们专注于非线性建模的物质功率谱和质量函数的暗物质晕。我们描述了N体WDM模拟的结果，并提到重子物理可能引起的影响。我们还研究了大尺度结构的晕模型及其最近提出的WDM宇宙学的修改，这说明了初始物质密度场的小尺度光滑性，更好地拟合N体模拟的结果。在描述了理论模型之后，我们讨论了WDM粒子质量的当前下限m_w，其对应于假设粒子是热遗迹的WDM温度的上限。最好的约束来自Lyα森林，并在2σ置信水平下排除所有低于3.3 keV的质量。最后，我们回顾了未来透镜观测的预测，这将是相同的数量级的Lyα森林数据已经存在的限制，但探索一个不同的红移制度。
2013-11-20 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
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 Lyman-$α$ power spectrum - CMB lensing convergence cross-correlation
我们研究了$α$森林和CMB弱透镜（$δ_F δ_F κ$）之间的三点相关性，表示为CMB弱透镜场和森林功率谱中的局部变化之间的互相关。除了标准的引力双谱项，我们注意到存在一个非标准的系统项，来自错误估计的平均流量在有限长度的莱曼- $α$串。我们数值计算了角互功率谱，并讨论了它的特点。我们将其集成到零滞后关联函数和比较我们的预测与Doux等人最近的结果。我们发现，我们的预测是统计一致的测量，包括系统项提高了与测量的一致性。我们评论的影响的响应的莱曼- $α$森林功率谱的长波长密度扰动。
2017-12-19 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
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 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
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
CMB lensing and Lyα forest cross bispectrum from DESI's first-year quasar sample
本研究利用DESI第一年类星体样本和Planck透镜图，以4.8σ显著性探测CMB透镜与Lyα森林的压缩交叉双谱，用于约束偏差参数并打破σ_8简并，且与树级微扰理论吻合。
2024-05-23 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
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
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
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
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
Cross-correlation of the HI 21-cm Signal and Lyman-alpha Forest: A Probe Of Cosmology
从前景中分离宇宙学红移的21厘米信号是一个重大挑战。我们提出的交叉相关的红移21厘米发射中性氢（HI）在后再电离时代的Ly-alpha森林作为一个新的探针的大尺度物质分布的红移范围z=2至3没有前景污染的问题。虽然21厘米和Ly-alpha森林信号来自不同的天体物理系统，但它们都有望在大尺度上追踪潜在的暗物质分布。多频角互相关功率谱估计器不受离散类星体采样的影响，只影响估计中的噪声。我们考虑在以z=2.2为中心的1.3度（FWHM）的单个视场中的假设红移21-cm观测，其中可以在500 < l < 4000的范围内以3 sigma或更好的SNR测量面元化的21-cm角功率谱。保持21厘米观测的参数固定，我们估计了互相关信号的信噪比变化的类星体角数密度n的Ly-alpha森林调查。假设光谱在长度为44 km/s的像素中具有SNR ~5，我们发现在600 < l < 2000，n=4 deg^{-2}时，互相关信号的5 sigma检测是可能的。这个n值完全在即将进行的Ly-alpha森林调查的范围内。互相关信号将是一个新的，独立的探测天体物理学的弥漫IGM，结构的增长和宇宙的膨胀历史。
2010-08-20 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
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
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
Resolving the high redshift Lyman-alpha forest in smoothed particle hydrodynamics simulations
我们使用大量宇宙学平滑粒子流体动力学（SPH）模拟来研究质量分辨率和盒子大小对2 \leq z \leq 5处合成Lya森林光谱的影响。在z=5处，平均Lya通量和通量功率谱收敛的质量分辨率要求比在较低红移处严格得多。这是因为在高红移的Lya森林中的传输主要是由于星系际介质（IGM）中的低密度区域，与在z~2-3处主导Lya森林不透明度的中等过密度区域相比，这些区域的分辨率较低。我们进一步发现，在我们的模拟中的气体密度分布显着不同的文献中的结果在大的超密度（Δ>10）。我们的结论是，使用SPH模拟在z=5时对Lya森林的研究需要M_gas \leq 2 × 10^5 M_sol/h的气体粒子质量，这是z=2时所需值的8倍以上。在所有红移下，最好是至少40 Mpc/h的盒子大小。
2009-06-16 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
Maximum A Posteriori Ly-alpha Estimator (MAPLE): Band-power and covariance estimation of the 3D Ly-alpha forest power spectrum
提出 MAPLE 估计器，基于 Wiener 滤波器联合估计 3D Ly-alpha 森林功率谱的带功率和协方差，在复杂巡天几何下重建窗口反卷积的 P3D，并在 DESI 和 PFS 巡天设置下验证其有效性。
2024-03-26 astro-ph.CO
Background power subtraction in Lyman-alpha forest
当测量Ly $α$森林的一维功率谱时，通常测量类星体Ly $α$发射的通量波动的功率谱，并从Ly $α$通量功率谱的测量值中减去该功率。这消除了存在于Ly $α$森林中的多余能量，该森林被认为是由与Ly $α$中的中性氢吸收无关的低红移金属的金属吸收所主导的。在这份简短的报告中，我们注意到，假设污染物是添加剂的光学深度，校正包含一个二阶项。我们估计这一项的幅度为两个目前公布的测量的一维赖氨酸$α$通量功率谱，并表明，它是可以忽略不计的当前一代的测量。然而，未来的测量将不得不考虑到这一点时，误差线改善了两倍或更多。
2014-05-12 astro-ph.CO
The SDSS-DR12 large-scale cross-correlation of Damped Lyman Alpha Systems with the Lyman Alpha Forest
我们从DLA和Ly $α$森林的互相关中测量DLA平均偏差，更新Font-Ribera等人2012年的早期结果，最终BOSS数据发布和改进的方法来解决连续拟合校正。我们的互相关通过线性理论与标准$ΛCDM$模型很好地拟合，DLA偏差为$b_{\rm DLA} = 1.99\pm 0.11$ ;更保守的分析，其去除了Ly $β$森林中的DLA，并且仅使用$r> 10{\rm h^{-1}\,Mpc}$处的互相关，产生$b_{\rm DLA} = 2.00\pm 0.19$。这假设了来自\cite{Planck2015}的宇宙学模型和Bautista et al. 2017的Ly $α$森林偏倚因子，并且仅包括自举分析获得的统计误差。主要的系统误差来自DLA目录中可能的杂质和选择效应，以及Ly $α$森林偏差因子测定中的不确定性和高柱密度吸收剂效应的校正。我们没有发现依赖于列密度或红移的DLA偏置。如果所有DLA都位于类似质量的晕中，则测量的偏差值对应于宿主晕质量$\sim 4\cdot10^{11} {\rm M_{\odot}}$。在一个现实的模型中，主机晕在一个广泛的质量范围内有一个DLA横截面$Σ(M_h) \propto M_h^α$下降到$M_h > M_{\rm min} =10^{8.5} {\rm M_{\odot}}$，我们发现，$α> 1$需要有$b_{\rm D…
2017-09-27 astro-ph.CO
A Search for Oxygen in the Low-Density Lyman-alpha Forest Using the Sloan Digital Sky Survey
我们利用2167斯隆数字巡天（SDSS）类星体光谱在星系际介质（IGM）中寻找低密度氧。氧吸收是通过其与莱曼α森林吸收的相关性在逐像素的基础上检测的。我们已经开发了一种新的本地校准像素（LCP）的搜索方法，使用相邻区域的光谱校准的闯入者和光谱文物，这将限制OVI吸收的测量。尽管在中等分辨率和信噪比的光谱中寻找莱曼-α森林中的弱OVI存在挑战，但我们发现在2.7 < z < 3.2处检测到了非常显著的氧吸收（零假设的9个数据点的卡方=80）。我们解释我们的结果使用合成光谱从对数正态密度场假设混合类星体星系光致电离背景（Haardt & Madau 2001），它占主导地位的电离分数检测OVI。LCP搜索数据可以用[O/H] =-2.15_（-0.09）^（+0.07）的恒定金属丰度模型拟合，但也可以用低密度区域不富集而高密度区域具有较高金属丰度的模型拟合。Aguirre等人（2008年）的密度依赖富集模型也是可接受的拟合。我们所有成功的模型具有相似的质量加权氧丰度，对应于[<O/H>_MW] = -2.45+-0.06。这一结果可用于计算莱曼α森林中的宇宙氧密度，Omega_（Oxy，IGM）= 1.4（+-0.2 x10 ^（-6）= 3x 10 ^（-4）Omega_b。这是迄今为止对莱曼α森林中质量加权平均氧丰度和宇宙氧密度的最严格限制，表明它包含大约16%的恒星形成产生的金属…
2010-04-26 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
The Signatures of Large-scale Temperature and Intensity Fluctuations in the Lyman-alpha Forest
再电离过程似乎不可避免地会在星系际介质中产生大规模的温度波动。使用玩具温度模型和详细的加热历史从宇宙学模拟的HeII再电离，我们研究的后果，不均匀加热的Ly-alpha森林。在物理上动机良好的模型中，温度波动的影响可能令人惊讶地微妙。事实上，我们表明，在我们的再电离模拟预测的水平上的温度波动不会引起可检测的签名，在以前已经采用的统计类型。然而，由于在视线Ly-alpha森林功率谱中，小尺度密度功率与大尺度模式的混叠，早期的分析对具有>~ 30 Mpc波长的3D模式不敏感-温度波动可能相对最大的尺度。正在进行的重子振荡光谱巡天（BOSS）的目标是测量来自大样本类星体的Ly-alpha森林P_F的3D功率谱，以避免这种混淆。我们发现，物理驱动的温度模型可以改变P_F在一个统一的水平，在k <~ 0.1共动Mpc^{-1}，一个大小，应该很容易检测到与BOSS。紫外背景强度的波动也能显著地改变P_F。这些特征将使BOSS有可能研究HeII在2 < z < 3处再电离的热影响，并限制电离背景源的模型。未来的光谱测量可以将这种测量扩展到更高的红移，可能检测到氢再电离的热印记。
2011-07-13 astro-ph.CO
The case against large intensity fluctuations in the z ~ 2.5 HeII Lyman-alpha forest
先前对2.2 < z< 2.7 HeII莱曼α森林的研究测量到的电离背景波动比理论上预期的要大得多。我们重新分析了最近的哈勃太空望远镜数据，从两个已经被用来进行这些测量，HE 2347 -4342和HS 1700 +6416，并发现绝大多数的吸收实际上是一致的一个单一的HeII光电离率。我们表明，数据约束的RMS分数波动水平平滑在1兆秒差距为< 2，并讨论为什么其他研究发现更大的波动。我们的测量是一致的模型，其中类星体占主导地位的z=2.5 metagalactic氦电离背景（但它可以容纳不太引人注目的模型），它表明类星体（而不是恒星）是主要的贡献者的HI电离背景。我们检测到一个HeII横向邻近效应，这是从一个已知的类星体的红移略有偏移。它的轮廓和偏移量可能表明，类星体在1000万年前就开始了。
2014-02-27 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
Large-Scale Fluctuations in the HeII Lyman-alpha Forest and HeII Reionization
我们研究大规模的波动，在地狱莱曼α森林传输期间和之后，地狱再电离。我们使用一个简单的蒙特卡罗模型分布类星体在一个大的体积和计算产生的辐射场沿一维串。与以前的研究一致，我们发现，这些来源的稀有性诱导秩序统一波动的平均光学深度再电离后，即使是在大部分（~10-100 Mpc跨越）平均。我们将我们的模型与现有的数据进行比较，沿着五条HeII Lyman-alpha森林视线，跨越z~2-3.2。我们的模型中包含的大的宇宙方差合理地解释了z<2.5时观察到的许多波动。但是我们的模型不能适应在z~2.7-2.9观测到的~30 Mpc尺度上的大波动，并且在z>2.9处测量到的光学深度（τ>4）很难用平滑演变的平均辐射场来解释。为了更好地理解这些数据，我们构建了一个HeII再电离的玩具模型，在这个模型中，我们假设在再电离后宇宙中辐射场最小的区域（或离强电离源最远的区域）在再电离过程中是完全黑暗的。观测到的涨落更适合这个模型，因此我们认为，根据目前的数据，HeII再电离直到z<2.9才完成。
2009-10-27 astro-ph.CO
Massive neutrinos and degeneracies in Lyman-alpha forest simulations
利用冷暗物质、重子和中微子的流体动力学模拟，详细研究了大质量中微子对Lyman- $α$（Ly $α$）森林的1-D和3-D通量功率谱的影响.宇宙学中大量中微子的存在导致了对结构形成的尺度和时间依赖的抑制，这种抑制在小尺度上最强。测量这种抑制是从宇宙学数据推断中微子质量的关键方法，也是正在进行和未来的调查，如eBOSS，DES，LSST，Euclid或DESI的主要目标之一。在Ly $α$森林中的聚类跟踪了后期和小尺度上的准线性功率。结合对宇宙微波背景的观测，这片森林提供了一些关于中微子质量总和的最严格的限制。然而，在线性物质功率谱中，在$Σm_ν$和微扰幅度之间存在公知的简并。我们研究了Ly $α$森林的1-D通量功率谱中相应的简并性，并首次研究了3-D通量功率谱中的简并性。我们表明，大量中微子的非线性影响的Ly $α$森林，超出了线性功率振幅抑制的效果，是可以忽略不计的，这种简并持续在Ly $α$森林观测到一个高精度。我们讨论了这种简并选择参数化的LY $α$森林宇宙学分析的影响。
2020-03-17 astro-ph.CO
The Lyman-alpha forest in a blazar-heated Universe
直到最近，人们才意识到耀变体的TeV辐射可以通过产生高能电子和正电子对来显著加热星系际介质（IGM），这反过来又激发了剧烈的等离子体不稳定性，导致对的动能的局部耗散。在这项工作中，我们使用宇宙流体动力学模拟的影响，这耀变体加热的莱曼α森林在红移z~2-3。我们发现，耀变体加热产生的IGM倒置的温度-密度关系，自然解决了许多问题，在以前的模拟森林，包括光加热。特别是，我们的模拟与耀变体加热同时再现观测到的有效光学深度和温度作为红移的函数，观测到的透射通量的概率分布函数，和观测到的通量功率谱，在整个红移范围2<z<3分析。此外，通过将莱曼-α森林分解成热加宽的各条线的总和，我们发现与观察到的线宽分布和中性氢柱密度丰度的下限一致。使用宇宙紫外线（UV）背景的最新限制，这种与观测结果的良好一致性不需要重新调整UV背景的幅度;过去经常使用的程序是匹配观测到的透射通量水平。我们还表明，我们的耀变体加热模型匹配的数据比标准模拟更好，即使这样的重新缩放是允许的。莱曼-α数据和基于最新宇宙学参数的模拟之间的这种一致性表明，blazar加热的包含消除了以前对来自莱曼-α测量和其他宇宙学数据的sigma_8的约束的紧张关系。[删节]
2012-02-16 astro-ph.CO
On Estimating Lyman-alpha Forest Correlations between Multiple Sightlines
莱曼-阿尔法森林研究的下一个前沿是从密集的背景源样本中重建3D相关性。三维相关性的测量有可能改善对基本宇宙学参数、电离背景模型和再电离历史的约束。这项研究解决了光谱调查的灵敏度在莱曼α森林的3D相关性。我们表明，调查的灵敏度，这个信号可以量化的只是一个单一的数字，一个噪声加权的数密度的来源在天空中。我们研究了光谱类星体（或星系）调查的灵敏度如何作为其深度，面积和红移的函数。我们提出了一个简单的方法加权视线与不同的S/N水平估计的关联函数，我们表明，这种估计一般执行以及最小方差二次估计。此外，我们还指出，如果在一个L * 类星体上观测每个场的时间足够长，在一个1 A像素内达到S/N ~ 2，同时获得所有L > L * 类星体的光谱，则观测对通量关联函数的灵敏度一般是最大的：在同一目标上积分时间越长或包括较暗的类星体，获得的结果就越少。我们量化这些考虑因素如何与角直径距离，时空曲率和再电离历史的约束。
2014-12-31 astro-ph.CO
Characterization of contaminants in the Lyman-alpha forest auto-correlation with DESI
本研究针对DESI莱曼α森林自相关测量中的污染问题，识别出天空背景扣除噪声等污染，利用合成数据分离贡献、表征校准噪声影响，提出双组分模型，可改进莱曼α自相关函数建模，助力重子声学振荡高精度测量。
2024-07-26 astro-ph.CO
Lyman alpha absorbers in motion: consequences of gravitational lensing for the cosmological redshift drift experiment
宇宙膨胀率的演化导致了遥远光源的红移随时间的漂移。对这种漂移的测量将为我们提供对膨胀历史的直接探测。莱曼阿尔法森林被认为是这项实验的最佳候选者，但信号会很弱，需要下一代大型望远镜加上超稳定的高分辨率光谱仪才能达到所需的cm/s分辨率。一个尚未被评估的噪声源是莱曼α吸收体的横向运动，它改变了视线中的引力势，随后改变了背景吸收线的位置。我们研究了纯宇宙信号和观测到的红移漂移之间的关系，在移动的莱曼α云的存在下，特别是与莱曼极限系统（LLS）和阻尼莱曼α系统（DLAs）的崩溃结构。令人惊讶的是，奇特的速度和奇特的加速度都进入表达式，虽然加速度项单独作为绝对误差，而速度项出现作为分数噪声分量。对噪声幅度的估计使我们确信莱曼α吸收器的运动不会对信号的检测构成威胁。
2009-10-23 astro-ph.CO
Primordial Non-Gaussianity in the Forest: 3D Bispectrum of Ly-alpha Flux Spectra Along Multiple Lines of Sight
我们研究的可能性约束原始非高斯使用的三维双谱的Ly-alpha森林。假设对高斯原始引力场的二次非高斯修正的强度由单个参数fnl决定。我们提出的第一个预测FNL使用Ly-alpha通量谱沿多条视线的界限。三维Ly- $α$透射通量场被建模为沿着对应于类星体视线的一维串采样的底层物质分布的有偏示踪物。fnl可以被约束到的精度取决于勘测体积、像素噪声和混叠噪声（由密度场的离散采样引起）。我们考虑这些因素的各种组合来预测fnl的界限。我们发现，在全天观测和可忽略的泊松噪声的理想情况下，可以将fnl ~ 23限制在等边极限内。假设Ly-alpha巡天覆盖了大部分天空（k_{min} = 8 * 10^{-4} Mpc^{-1}），类星体密度为\bar n = 5 * 10^{-3} Mpc^{-2}，那么对于等边构型，fnl可能限制在100左右。测量fnl的精度可比LSS研究的可能性可能有用的共同约束的通货膨胀的情况下使用不同的数据集。
2012-08-19 astro-ph.CO
The Sherwood simulation suite: overview and data comparisons with the Lyman-alpha forest at redshifts 2 < z < 5
我们介绍了一套新的大规模，高分辨率的星系际介质流体动力学模拟：舍伍德模拟套件。这些实验在体积为10^3-160^3 h^-3的Mpc^{3}中进行，质量分辨率跨越了近四个数量级，粒子数高达172亿，并采用了各种物理变量，包括温暖的暗物质和星系外流。我们进行了详细的比较模拟的高分辨率，高信噪比观测的莱曼α森林的红移范围2 < z < 5。模拟结果与观测数据非常吻合，进一步支持了莱曼α森林是LCDM宇宙学模型中物质网状分布的自然结果的范式。只有少数微小的差异仍然与观测数据。在2 < z < 2.5处，柱密度N_HI > 10^14.5 cm^-2的饱和莱曼α吸收线在模型中预测不足。需要对连续体放置偏差进行不确定校正，以匹配透射通量的分布和功率谱，特别是在z > 4处。最后，星系际气体的温度在z=2.7时可能稍微过低，而在z=2.4时需要更平坦的温度-密度关系，这与氦II再电离过程中非平衡电离的预期效应一致。
2016-09-19 astro-ph.CO
Systematic Continuum Errors in the Lyman-Alpha Forest and The Measured Temperature-Density Relation
连续拟合的不确定性是通过莱曼- $α$森林的通量概率分布函数（PDF）估计星系间介质（IGM）的温度-密度关系（通常参数化为幂律，$T \propto Δ^{γ- 1} $）的主要误差来源。使用一个简单的数量级计算，我们表明，在类星体连续体的位置，由于例如一个统一的低吸收冈恩-彼得森组件的几个10-level的系统误差，可能会导致错误的$γ$的顺序统一。这是量化进一步使用一个简单的半分析模型的Lya森林通量PDF。我们发现，在连续统水平下的下（上）估计可以导致更低（更高）的测量值的$γ$。在目前的观测不确定性，连续偏差的两倍，在$γ$的误差从$σ_γ \approx 0.1$到$σ_γ \approx 0.2$在我们的模型。我们认为，需要采取措施，直接估计的水平，连续的偏见，以使最近的索赔倒置\tdr \更强大。
2012-09-27 astro-ph.CO
Lyman-alpha Forests cool Warm Dark Matter
keV尺度粒子的自由流动影响了遥远类星体莱曼α森林探测尺度上的结构生长。使用SDSS第九次数据发布的中分辨率类星体光谱的前所未有的大样本，以及一组最先进的流体动力学模拟来模拟非线性区域中的莱曼-α森林，我们发布了迄今为止最严格的边界之一，仅从$α$数据，纯暗物质粒子：对于早期退耦的热遗迹，如假设的引力子，我们给出了$m_X > 4.09 \: \rm{keV}$（95% CL），而对于非共振产生的右手中微子，我们给出了相应的$m_s > 24.4 \: \rm{keV}$（95% CL）。这个极限取决于$n_s$的值，普朗克测量到的$n_s$的值比SDSS-III/BOSS的值高。因此，当Ly- $α$数据与普朗克2016年的CMB数据相结合时，我们的边界略有变化。限值变为$m_X > 2.96 \: \rm{keV}$（95% CL）和$m_s > 16.0 \: \rm{keV}$（95% CL）。由于SDSS-III数据具有更小的不确定性和覆盖更大的红移范围比SDSS-I数据，我们的界限证实了最严格的结果建立了以前的工作，并进一步与一个纯粹的非共振产生的不育中微子作为暗物质。
2016-07-20 astro-ph.CO
A Refined Measurement of the Mean Transmitted Flux in the Ly-alpha Forest over 2 < z < 5 Using Composite Quasar Spectra
我们提出了使用斯隆数字巡天DR 7的6065个类星体光谱在2 < z < 5的Ly-alpha森林中测量平均透射通量的新方法。我们利用一般缺乏平均类星体的连续演化，以避免在高红移的Ly-alpha森林，这一直是主要的系统不确定性，在以前的测量平均Ly-alpha传输连续拟合引入的偏见。首先将单个光谱组合成26个平均红移范围为2.25 < z_comp < 5.08的复合光谱。然后使用在相同静止波长下的单独复合物的通量比，而不进行连续拟合，来推断平均透射通量F（z），作为其在z~2处的值的分数。F（z）的绝对值是通过将我们的相对值与Faucher-Giguere等人（2008）在z < 2.5时从高分辨率数据中获得的测量值进行缩放来找到的，其中连续不确定性最小。我们发现F（z）随红移平滑地演化，没有证据表明先前报道的z~3.2的特征。这一趋势与星系际介质的电离和热状态在2 < z < 5范围内的逐渐演化是一致的。我们的结果通常与迄今为止从高分辨率数据中获得的最仔细的测量结果一致，但提供了更高的精度并扩展到更高的红移。这项工作还改善了以前的努力，使用SDSS光谱显着降低了系统误差的水平。
2013-01-21 astro-ph.CO
The BOSS Lyman-alpha Forest Sample from SDSS Data Release 9
我们展示了来自SDSS Data Release 9的BOSS Lyman-alpha（Lya）森林样本，包括54，468个zqso > 2.15的类星体光谱，适合Lya森林分析。该数据集探测了吸收红移为2.0 < z_alpha < 5.7的星系际介质，覆盖面积为3275平方度，包含的共动体积约为20 h^-3 Gpc ^[3]。对于每个光谱，我们都包含了几种旨在帮助Lya森林分析的产品：改进的天空遮罩，标记数据可能不可靠的像素，对管道估计噪声中已知偏差的校正，阻尼Lya系统核心的遮罩及其机翼的校正，以及对未吸收连续统的估计，以便将观测到的通量转换为部分传输。连续统是使用主成分拟合到类星体光谱的restframe Lya（lambda > 1216 Ang），外推到森林区域，并通过线性函数归一化以拟合Lya森林平均通量的预期演变。估计的连续误差约为5% rms。我们还讨论了可能的系统所产生的不确定的分光光度法和文物的通量校准，后者提供了全球性的校正。我们的样本为用户分析BOSS Lya森林数据中的聚类提供了一个方便的起点，它提供了一个基准数据集，可用于比较Lya森林中重子声学振荡的不同分析结果。完整的数据集可从SDSS-III DR 9网站获得。
2012-11-26 astro-ph.CO
The Non-Linear Power Spectrum of the Lyman Alpha Forest
莱曼α森林功率谱已经在SDSS-III的BOSS巡天在$z\sim 2.3$上进行了大尺度测量，并与线性理论的预测相吻合，并且首次测量了该红移下的重子声学振荡。然而，在小尺度上的功率，受非线性的影响，到目前为止还没有得到很好的研究。我们目前的结果，从各种流体动力学模拟预测的红移空间的非线性功率谱的莱曼阿尔法传输几个模型，测试的依赖分辨率和盒子的大小。一个新的拟合公式，以方便比较我们的模拟结果与观测和其他模拟。非线性功率谱具有由从线性到非线性各向异性的过渡尺度和功率在其以下快速下降的Jeans尺度确定的通用形状。此外，我们预测了莱曼阿尔法森林的两个线性偏差因子，并提供了一个更好的物理解释，他们的价值和红移的演变。这些偏置因子和非线性功率的依赖关系的原始起伏功率谱的振幅和斜率，星系际介质的温度-密度关系，平均莱曼α传输，以及红移的演变，进行了详细的调查和讨论。与观测结果的初步比较表明，预测的红移畸变参数与Blomqvist等人最近的测定结果吻合得很好，但密度偏差因子低于观察到的。我们使我们所有的结果公开的非线性功率谱，这是直接从我们所有的模拟，我们的拟合公式和参数的表格的形式。
2015-10-21 astro-ph.CO
Pressure Support vs. Thermal Broadening in the Lyman-alpha Forest I: Effects of the Equation of State on Longitudinal Structure
在低密度星系际介质（IGM）中，气体的温度和密度是紧密相关的。热加宽的速度尺度和穿过气体金斯尺度的哈勃流具有相似的量级（Hlambda_J ~ sigma_th）。为了分离的气体压力支持和热加宽的Lya森林的影响，我们比较光谱提取的两个平滑粒子流体动力学（SPH）模拟演化不同的光电离加热速率（从而不同的金斯尺度），施加不同的温度-密度关系的演变粒子分布。通量功率谱和通量自相关函数的转换尺度主要由热展宽决定，而不是由压力决定。然而，对压力的不敏感性部分来自于具有倾斜温度-密度关系的抵消效应（在我们的模拟中T ~ rho^{0.6}）：在较冷、较低压力的模拟中的高密度峰值比在较热的模拟中的高密度峰值更少地被压力支持平滑，并且正是这种较高密度的气体经历最强的热加宽。热展宽和压力支持的变化对通量概率分布（PDF）有非常重要的影响，它直接响应于气体过密度分布，而不是平滑的尺度。低分辨率模拟的测试表明，我们的统计结果收敛，即使在这个较低的分辨率。虽然热加宽一般占主导地位的Lya森林的纵向结构，我们在纸II，压力支持决定了横向相干的森林观察到接近类星体对。[删节]
2010-01-23 astro-ph.CO
The Composite Spectrum of Strong Lyman-alpha Forest Absorbers
本文提出了一种探测星系际介质的物理条件和金属富集的新方法：Ly-alpha森林吸收体的复合光谱。我们将这种技术应用于9480个Ly-alpha吸收体的样本，这些吸收体的红移为2 < z < 3.5，这些吸收体是在斯隆数字巡天（SDSS）第五次数据发布（DR 5）的13，279个高红移类星体的光谱中确定的。吸收体被选择为光谱中的局部最小值，其中2.4 < tau_Ly-alpha < 4.0;在SDSS分辨率（~ 150 km/s FWHM）下，这些吸收体是单独较弱的系统的混合物。在堆叠的光谱中，我们检测到O VI，N V，C IV，C III，Si IV，C II，Al II，Si II，Fe II，Mg II和O I的七条莱曼系列线和金属线。这些谱线中的许多谱线具有< 0.02的峰值光学深度，但它们仍然以高统计显著性被检测到。对莱曼系列测量的建模表明，我们选择的系统具有总H I柱密度N_HI ~ 10^15.4cm-2。假设典型的物理条件为rho /<rho>= 10，T = 10^4 - 10^4.5 K，[Fe/H]= -2，则可以合理地预测高电离态物质的谱线强度，但它比低电离态物质的谱线强度低两个数量级或更多。这种差异表明，低电离线出现在密集，凉爽，富含金属的团块，目前在一些吸收系统。
2010-10-07 astro-ph.CO
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
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
