重构Ly-α线丛的功率谱约束∧CDM模型参数

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测定质量扰动的功率谱是观测宇宙学的一个基本目标。功率谱直接预测了宇宙结构形成理论,并且精确测定功率谱可以有效的检验这一理论,同时约束其中的宇宙学参数。在以往的这项研究工作中,通常应用Gauss化方法处理数值模拟的样本,以重构质量扰动的功率谱。本文第一次将该方法应用在观测的类星体光谱样本上,通过分析观测到的大红移类星体的Ly-α线丛来重构质量扰动的功率谱。之所以可以这样做,是因为类星体光谱中包含的流量信息反映了星系际介质(IGM)对Ly-α辐射在不同红移上的吸收情况,因而IGM的质量密度与类星体的辐射流量之间存在一个单调对应关系。 本文从Keck望远镜观测的类星体光谱样本中挑选了三个类星体(Q0014+8118、Q1700+6416和Q1937-1009,红移分别是3.387、2.722和3.806)的高分辨率光学谱,使用Gauss化方法重构质量密度扰动,并计算小波功率谱。由于Gauss化的质量功率谱无法确定振幅,所以本文通过数值模拟方法得到模拟的流量谱,将据此求得的功率谱与观测样本的流量功率谱相结合,来约束宇宙学参数——形状因子Γ和Jeans平滑因子r。最后得到,Γ≈0.50、r≈0.09,这一结果与其他宇宙学方法给出的结果基本一致,说明ΛCDM模型在本文研究的尺度上(>100kpc)与观测结果符合得很好,同时也可以证明Gauss化方法对于观测样本也是有效的。 本文所使用的Gauss化方法无法消除类星体流量谱本身包含的非Gauss特征,但是在比较了观测样本和数值模拟样本的偏斜谱、峰度谱以及尺度一尺度相关等统计量之后,发现在本文的研究尺度(>100kpc)上,这些非Gauss特征对结果没有影响。以往的研究结果表明,在较大尺度上,噪声的影响可以忽略,因此本文在处理观测样本时直接拿来使用,而没有考虑去除噪声,这样也限制了本文的结论无法更多的反映小尺度上的情况。此外,本文使用的样本只是可用样本的一小部分,如果再多加入一些其他的Keck样本,可能统计效果会更好。因此,使用更完整的Gauss化方法,对观测样本做预处理,以及增加样本数量改善统计结果,。
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