利用斯隆数字巡天搜寻低密度莱曼α森林中的氧

我们利用 2167 条斯隆数字巡天（SDSS）类星体光谱，搜寻星系际介质（IGM）中的低密度氧。通过氧吸收与莱曼α森林吸收的相关性，在逐像素基础上探测氧吸收。我们开发了一种新颖的局域校准像素（LCP）搜索方法，该方法利用光谱的相邻区域来校准干扰源和光谱伪影，否则这些因素将限制 OVI 吸收的测量。尽管在中等分辨率和信噪比的光谱中，于莱曼α森林内搜寻微弱的 OVI 存在挑战，但我们发现了一个高度显著的氧吸收信号，红移范围为 $2.7 < z < 3.2$（零假设对 9 个数据点的卡方值为 80）。我们利用从对数正态密度场生成的合成光谱来解释我们的结果，该密度场假设一个混合类星体-星系光电离背景（Haardt & Madau 2001），并且该背景主导了所探测到的 OVI 的电离分数。LCP 搜索数据可以用恒定金属丰度模型拟合，其中 [O/H] = $-2.15_{-0.09}^{+0.07}$，但也可以用低密度区域未增丰而较高密度区域具有更高金属丰度的模型拟合。Aguirre 等人（2008）的密度依赖增丰模型也是一个可接受的拟合。我们所有成功的模型都具有相似的质量加权氧丰度，对应 [<O/H>_MW] = $-2.45 \pm 0.06$。该结果可用于求莱曼α森林中的宇宙氧密度，$\Omega_{\text{Oxy, IGM}} = 1.4(\pm 0.2) \times 10^{-6} = 3 \times 10^{-4} \Omega_b$。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约束，表明它包含了直到 $z = 3$ 时恒星形成（Bouché 等人 2008）所产生的约 16% 的金属。