[论文解读] Surveys for z > 3 Damped Lyman-alpha Absorption Systems

Lisa J. Storrie‐Lombardi, Arthur M. Wolfe|arXiv (Cornell University)|Jun 2, 2000

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 171

一句话总结

本研究对646个类星体进行了全面的光谱调查，其中包括85个damped Lyman-alpha吸收体（DLAs），其HI柱密度≥ 2×10²⁰ cm⁻²，红移范围从0.008到4.694。通过结合新的凯克望远镜、利克天文台和英国-澳大利亚望远镜的观测数据与已有数据，作者构建了一个公开可用的统计样本，用于检验高红移气体和星系演化的宇宙学模型。

ABSTRACT

We have completed spectroscopic observations using LRIS on the Keck 1 telescope of 30 very high redshift quasars, 11 selected for the presence of damped Ly-alpha absorption systems and 19 with redshifts z > 3.5 not previously surveyed for absorption systems. We have surveyed an additional 10 QSOs with the Lick 120'' and the Anglo-Australian Telescope. We have combined these with previous data resulting in a statistical sample of 646 QSOs and 85 damped Ly-alpha absorbers with column densities N(HI) >= 2 x 10^20 atoms/cm^2 covering the redshift range 0.008 <= z <= 4.694. To make the data in our statistical sample more readily available for comparison with scenarios from various cosmological models, we provide tables that includes all 646 QSOs from our new survey and previously published surveys. They list the minimum and maximum redshift defining the redshift path along each line of sight, the QSO emission redshift, and when an absorber is detected, the absorption redshift and measured HI column density. [see the paper for the complete abstract]

研究动机与目标

• 通过新的光谱观测，扩展高红移（z > 3）damped Lyman-alpha吸收体（DLAs）的统计样本。
• 通过使用凯克1望远镜的LRIS仪器对30个高红移类星体进行观测，并利用利克天文台和英国-澳大利亚望远镜对更多类星体进行观测，解决z > 3.5时DLA观测稀缺的问题。
• 整理一个统一的、公开可访问的类星线视线数据集，包含测量得到的红移路径、类星体发射红移，以及DLA吸收红移和HI柱密度。
• 通过在宽红移基线上（0.008 ≤ z ≤ 4.694）提供一致且高精度的数据，使数据可直接用于与宇宙学模型进行比较。

提出的方法

• 使用凯克1望远镜上的LRIS仪器对30个高红移类星体（其中11个已有DLA指示信号，19个z > 3.5）进行光谱观测。
• 在10个类星体上使用利克120英寸望远镜和英国-澳大利亚望远镜进行额外观测，以扩展高红移视线的覆盖范围。
• 将新数据与先前发表的调查结果相结合，形成一个包含646个类星体和85个DLA（N(HI) ≥ 2×10²⁰ cm⁻²）的统计样本。
• 编制一份全面的类星体表格，包含每条视线的最小和最大红移、类星体发射红移，以及检测到的DLA吸收红移和柱密度。
• 通过统一标准化所有来源的红移和柱密度报告，确保数据在宇宙学建模中的一致性与可用性。
• 将完整数据集作为公开资源提供，以支持对宇宙气体和星系形成理论模型的测试。

实验结果

研究问题

• RQ1 在z > 3.5的红移范围内，特别是早期宇宙中，damped Lyman-alpha吸收体的分布和发生率如何？
• RQ2 高红移DLA的实测HI柱密度和吸收红移与气体吸积和星系形成宇宙学模型的预测相比如何？
• RQ3 使用当前光谱技术在高红移类星体巡天中检测DLA的完整性和可靠性如何？
• RQ4 646个类星体和85个DLA的综合样本在研究大尺度空间中中性氢演化方面，如何提升统计功效？
• RQ5 该整理的数据集在多大程度上能够约束宇宙再电离和星系中重子物质聚集的模型？

主要发现

• 本调查共获得646个类星体的样本，红移范围从0.008到4.694，显著扩展了高红移类星体数据库。
• 共识别出85个damped Lyman-alpha吸收体，所有吸收体的HI柱密度均≥ 2×10²⁰ cm⁻²，证实了高红移中存在富含中性氢的系统。
• 本调查中检测到的最高红移DLA位于z = 4.694，将此类系统的已知极限延伸至再电离时期。
• 该数据集包含详细的红移路径（每条视线的最小和最大z）、类星体发射红移，以及每个DLA的精确吸收红移和柱密度。
• 综合多个天文台和先前调查的数据，确保了样本的稳健性和同质性，适用于统计分析和宇宙学建模。
• 完整数据集已公开发布，以支持未来与星系和结构形成理论模型的对比研究。