[論文レビュー] A uniform analysis of the Lyman alpha forest at z = 0-5: III. HST FOS Spectral Atlas

Jill Bechtold, A. Dobrzycki+6 more|Nov 27, 2001

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 41

ひとこと要約

本論文は、ハッブル宇宙望遠鏡のFaint Object Spectrograph (FOS) を用いて観測された271個のクェーサーにおけるリーマン＝アルファ線の吸収ラインについて、赤方偏移 z = 0–5 の範囲で一貫した分析を提示する。すべての利用可能なFOSスペクトルを一貫したキャリブレーションおよび低減手法で再処理することで、著者らは、線リストおよび同定情報を含む包括的かつ電子的アクセス可能なスペクトルアトラスを提供し、従来の研究をはるかに超えるサンプルサイズを拡大し、銀河間媒体およびUV背景の進化に関する大規模統計的分析を可能にする。

ABSTRACT

We analyzed the absorption line spectra of all quasars observed with the high resolution gratings of the Faint Object Spectrograph on board the Hubble Space Telescope. We examined 788 spectra for 334 quasars, and present line lists and identifications of absorption lines in the spectra of 271 of them. Analysis of the statistics of the Ly-alpha and metal absorption systems are presented in companion papers (Dobrzycki et al. 2001; Scott et al. 2001; Morita et al. 2001). The data and several analysis products are available electronically and on the authors' web site.

研究の動機と目的

• ハッブル宇宙望遠鏡FOSデータから、広い赤方偏移範囲（z = 0–5）における一貫した高分解能スペクトルアトラスの作成。
• リーマン＝アルファフォレストおよび銀河間媒体の統計的分析に利用可能な独立した視線の数を拡大すること。
• 一貫したキャリブレーション済みデータセットを用いて、近接効果およびメタガแลクティックUV背景の進化に関する大規模分析を可能にすること。
• 広いアストロフィジックスコミュニティが利用可能な、低減済みスペクトル、線リスト、検出閾値を含む公開可能な電子的リソースを提供すること。
• 更新されたキャリブレーション手法を用いて、事前および事後COSTAR時代の観測を含む、アーカイブFOSデータを再処理・再キャリブレーションし、フラックスおよび散乱光補正を改善すること。

提案手法

• STScIアーカイブおよび元のキープロジェクトデータから、G130H、G190H、G270H grating を用いたすべての利用可能なHST/FOSクェーサースペクトルを取得。
• STSDASツール（addnewkeys、calfos）を用いて、COSTAR以前の観測の生データ（未キャリブレーション）を再処理し、COSTAR以降の観測を再キャリブレーションすることで、フラックスおよび散乱光補正を改善。
• 同一の設定を持つ同じ天体の複数露出を時間重み付き平均法で統合し、信号対雑音比が高く、スペクトル分解能が高いデータを優先。
• すべてのスペクトルにわたる一貫したデータ低減およびコンtinuumフィッティングを実施。広帯域吸収ラインクェーサーや分光偏光観測を除外。
• Galacticダスト減光補正にIRAFのdereddenタスクを用い、H I吸収量の推定値に基づく。
• リーマン＝アルファおよび金属吸収ラインの同定情報を含む電子的線リストを生成し、各スペクトルの波長関数としての検出閾値を記録。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一貫した分析と大規模サンプルに基づくデータセットから、赤方偏移 z = 0 から 5 の範囲におけるリーマン＝アルファフォレスト系の統計的分布は何か？
• RQ2 リーマン＝アルファフォレストにおける近接効果は、低赤方偏移におけるメタガラクティック紫外線背景の進化をどのように制約するか？
• RQ3 観測された赤方偏移範囲にわたる銀河間媒体における金属吸収ライン（例：C IV、Si IV）の出現頻度および分布は何か？
• RQ4 大規模で一貫したクェーサーのサンプルにおいて、関連吸収体およびダムプド・リーマン＝アルファ系の性質はどのように比較されるか？
• RQ5 一貫して再処理された、アーカイブHST/FOSデータは、高分解能エッケルスピークトル研究の統計的に信頼できる補完をどの程度提供できるか？

主な発見

• 本研究は、66個のクェーサーからなるキープロジェクトサンプルをはるかに超える、271個のクェーサーを一貫して分析し、リーマン＝アルファフォレストの堅実な統計的分析を可能にする。
• 334個のクェーサーから合計788本のスペクトルを分析し、271件の対象に対して線リストおよび同定情報を提供。金属線の詳細な同定および検出閾値を含む。
• COSTAR以前および以降のHST FOS観測からの再処理・再キャリブレーション済みスペクトルを含み、フラックスキャリブレーションおよび散乱光補正の整合性が向上。
• 著者らは、いくつかのクェーサーにおける既知の金属吸収系を確認した。例えば、q2251+1552では z = 0.1538、0.3906、0.8137 に位置する吸収系を同定。また、以前に報告された赤方偏移（例：q2201+3131の z = 0.282）に矛盾する結果が得られ、確認されなかった。
• 低減済みスペクトル、線リスト、検出閾値を含むデータおよび分析成果物は、アリゾナ大学およびハーバード・スミスソニアン天体物理学センターの著者らのウェブサイトを通じて公開されている。
• 本データセットは、近接効果、銀河系の銀河間媒体吸収、関連吸収体に関する今後の研究を可能にし、独立視線の数が多いため統計的パワーが向上している。