z ~ 2 处大尺度结构莱曼阿尔法森林层析成像的观测要求
宇宙学与河外天体物理
2014-05-23 v2
摘要
z > 2 的莱曼阿尔法 (Lya) 森林在大尺度上追踪了潜在的暗物质分布，并且在给定足够多的视线 (sightlines) 的情况下，可用于构建大尺度结构的三维地图。我们研究了构建此类地图的观测要求，并估算了信噪比随曝光时间和视线密度的变化关系。在 z = 2.25 处，当极限星等为 g = [24.0, 24.5, 25.0] 时，视线密度为 n_los = [360, 1200, 3300] deg^{-2}，由此产生的横向视线间距为 d_perp = [3.6, 1.9, 1.2] h^{-1} Mpc，这大致设定了重建尺度。我们利用具有真实噪声特性的模拟光谱对这些重建进行了仿真，发现每埃信噪比 S/N = 4 的光谱可用于生成清晰追踪过密度 rho/<rho> ~ 1 处潜在暗物质的地图。对于 VLT/VIMOS 光谱仪，t_exp = [4, 6, 10] 小时的曝光时间足以获得空间分辨率 epsilon_3d = [5.0, 3.2, 2.3] h^{-1} Mpc 的地图。假设沿视线方向探测范围约为 250 h^{-1} Mpc，则 1 deg^2 的巡天面积在 <z>=2.3 处将覆盖约 10^6 h^{-3} Mpc^3 的共动体积，从而能够利用 8-10 米望远镜高效地绘制大体积地图。这些地图可用于研究星系环境、探测原星系团以及研究高红移处大尺度结构的拓扑性质。
引用
@article{arxiv.1309.1477,
title = {Observational Requirements for Lyman-alpha Forest Tomographic Mapping of Large-Scale Structure at z ~ 2},
author = {Khee-Gan Lee and Joseph F. Hennawi and Martin White and Rupert Croft and Melih Ozbek},
journal= {arXiv preprint arXiv:1309.1477},
year = {2014}
}
备注
18 pages, 10 figures. Accepted by ApJ