[論文レビュー] The ESO UVES Advanced Data Products Quasar Sample - I. Dataset and New N_HI Measurements of Damped Absorbers

Tayyaba Zafar, Attila Popping+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 2, 2013

Astrophysics and Star Formation StudiesPhysics and Astronomy参考文献 53被引用数 21

ひとこと要約

本論文は、ESO UVES Advanced Data Productsアーカイブから得た高分解能クェーサー吸収線データセットを提示する。このデータセットには250本のスペクトルが含まれ、赤方偏移はz = 6.311まで達する。19のダムプド・ライマンアルファ吸収体（DLA／サブ-DLA）について、新たに測定されたH i吸収断面積を報告している。このうち10件は新規特定、19件は初回測定であり、ボイントプロファイルフィッティングおよび金属線またはライマン系列線の検出により確認された。

ABSTRACT

We present here a dataset of quasars observed with the Ultraviolet Visual Echelle Spectrograph (UVES) on the VLT and available in the ESO UVES Advanced Data Products archive. The sample is made up of a total of 250 high resolution quasar spectra with emission redshifts ranging from 0.191 < z_em <6.311. The total UVES exposure time of this dataset is 1560 hours. Thanks to the high resolution of UVES spectra, it is possible to unambiguously measure the column density of absorbers with damping wings, down to N_HI > 10^{19} cm^{-2}, which constitutes the sub-damped Lya absorber (sub-DLA) threshold. Within the wavelength coverage of our UVES data, we find 150 damped Lya systems (DLAs)/sub-DLAs in the range 1.5 < z_abs < 4.7. Of these 150, 93 are DLAs and 57 are sub-DLAs. An extensive search in the literature indicates that 6 of these DLAs and 13 of these sub-DLAs have their N_HI measured for the first time. Among them, 10 are new identifications as DLAs/sub-DLAs. For each of these systems, we obtain an accurate measurement of the HI column density and the absorber's redshift in the range 1.7 < z_abs < 4.2 by implementing a Voigt profile-fitting algorithm. These absorbers are further confirmed thanks to the detection of associated metal lines and/or lines from members of the Lyman series. In our data, a few quasars' lines-of-sight are rich. An interesting example is towards QSO J0133+0400 (z_em = 4.154) with six DLAs and sub-DLAs reported.

研究の動機と目的

• ESO UVES Advanced Data Productsアーカイブから高分解能クェーサースペクトルの包括的データセットを構築し、中性水素吸収体を研究する。
• 赤方偏移範囲1.5 < z < 4.7におけるダムプド・ライマンアルファ吸収体（DLA）およびサブダムプド・ライマンアルファ吸収体（サブ-DLA）の同定とH i吸収断面積の測定を目的とする。
• 従来のDLA閾値（N_HI ≥ 2×10²⁰ cm⁻²）未満の、以前報告のなかったDLAおよびサブ-DLAの検出と特徴付けを行い、宇宙のガス質量および金属量の進化に関する理解を深める。
• 関連金属線および高次のライマン系列遷移の検出により、新規吸収体の同定を確認する。
• 今後のDLA／サブ-DLAの性質に関する統計的分析、特に吸収断面積分布およびガス質量密度への寄与に関する基盤を提供する。

提案手法

• 300〜1100 nmの波長域をカバーする、ESO UVES Advanced Data Productsアーカイブの高分解能UVESスペクトル（R ~ 40,000）を用いた。
• 自動および視覚的探索を用いて、ライマンアルファ線のダミング・ウイングに基づき、ダムプド・ライマンアルファ吸収体（DLA）およびサブ-DLAを同定した。
• 正確なH i吸収断面積（N_HI）を導出するため、ライマンアルファ線および高次のライマン系列遷移（例：Lyβ, Lyγ）に対してボイントプロファイルフィッティングを実施した。
• UVカバレッジ内での関連金属線（例：C II, Si II, Zn II）および高次のライマン系列線の検出により、吸収体の同定を確認した。
• 測定された吸収断面積に基づき、DLA（N_HI ≥ 2×10²⁰ cm⁻²）またはサブ-DLA（10¹⁹ ≤ N_HI < 2×10²⁰ cm⁻²）として分類した。
• 全250本のクェーサースペクトルにわたって一貫した赤方偏移および吸収断面積測定パイプラインを用いることで、均一性と再現性を確保した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 UVESアーカイブの高分解能クェーサー標本におけるダムプドおよびサブダムプド・ライマンアルファ吸収体のH i吸収断面積の分布はどのように分布しているか？
• RQ2 このデータセットでは、新たに同定されたダムプド吸収体（DLA／サブ-DLA）はいくつであり、そのうち何件がH i吸収断面積を初めて測定したか？
• RQ3 どのライン・オブ・サイトに複数の吸収体が存在し、それら複雑系の運動学的構造はどのようなものか？
• RQ4 金属線および高次のライマン系列遷移は、このサンプルにおける新規吸収体の存在をどの程度確認できるか？
• RQ5 このサンプルにおけるDLAおよびサブ-DLAの吸収断面積分布は、従来の研究と比較してどう異なるか。特に、ガス質量密度へのサブ-DLAの寄与に関しては？

主な発見

• 本データセットには、発光赤方偏移がz_em = 0.191からz_em = 6.311までの250本の高分解能クェーサースペクトルが含まれ、合計1560時間のUVES露出時間である。
• 赤方偏移範囲1.5 < z_abs < 4.7に、合計150件のダムプドおよびサブダムプド・ライマンアルファ吸収体が同定され、そのうち93件がDLA、57件がサブ-DLAに分類された。
• その中で、6件のDLAおよび13件のサブ-DLAが、H i吸収断面積が初めて測定されたものであり、そのうち10件は新規の吸収体同定であった。
• 利用可能な場合、ライマンアルファ線および高次のライマン系列遷移に対してボイントプロファイルフィッティングを用いて、H i吸収断面積を高い精度で測定した。
• クェーサーQSO J0133+0400のライン・オブ・サイトには、6件のDLAおよびサブ-DLAが存在し、そのうちz = 3.995およびz = 3.999に位置する2件のサブ-DLAはわずか240 km s⁻¹の間隔で分離しており、高密度の吸収体系であることが示された。
• 5件のプロキシマスDLA事例および4組のクェーサー対が同定され、一部の対では差分吸収が検出された。例えば、QSO B0307-195Bはz = 1.788にサブ-DLAを有するが、その同伴クェーサーには同様の吸収体は存在しなかった。