来自背景星系的莱曼阿尔法森林层析成像：首张红移 z>2 的兆秒差距分辨率大尺度结构图

我们展示了首次对高红移星系前景莱曼-$\alpha$ 森林吸收的观测，目标是在 COSMOS 场 $5' \times 15'$ 区域内针对 24 个红移 $z\sim 2.3-2.8$ 的恒星形成星系（SFGs）。横向视线分离约为 $\sim 2\,h^{-1}\mathrm{Mpc}$（共动距离），使我们能够在 $2.20\leq z\leq 2.45$ 的红移范围内重建 Ly$\alpha$ 森林吸收场的三维层析图像。生成的地图在横向平面上覆盖 $6\,h^{-1}\mathrm{Mpc} \times 14\,h^{-1}\mathrm{Mpc}$，沿视线方向覆盖 $230\,h^{-1}\mathrm{Mpc}$，空间分辨率约为 $\approx 3.5\,h^{-1}\mathrm{Mpc}$，这是首张 $z>2$ 处 $\sim\mathrm{Mpc}$ 尺度上高保真的宇宙大尺度结构图。我们的地图揭示了范围 $\gtrsim 10\,h^{-1}\mathrm{Mpc}$ 的显著结构，包括几个横跨整个横向宽度的结构，为高红移宇宙网中预测存在的纤维状结构提供了定性证据。具有相同视线采样、光谱分辨率和信噪比的模拟重建恢复了底层三维吸收场中的主要结构。利用其他巡天的数据，我们确定了 18 个已知红移且与我们地图体积同期的星系，从而能够与我们的层析地图进行直接比较。这表明星系优先占据高密度区域，这与应用于模拟的同类比较结果在定性上一致。我们的结果确立了 CLAMATO 巡天的可行性，该巡天旨在获取 COSMOS 场约 $\sim 1 \,\mathrm{deg}^2$ 区域内约 $\sim 1000$ 个 SFGs 的 Ly$\alpha$ 森林光谱，以便在大体积 $(100\,h^{-1}\mathrm{Mpc})^3$ 内绘制平均红移 $\langle z \rangle \sim 2.3$ 的星际介质（IGM）大尺度结构图。