莱曼α森林的非线性功率谱

SDSS-III中的BOSS巡天已在 $z\sim 2.3$ 的大尺度上测量了莱曼α森林功率谱，证明其结果与线性理论预言吻合良好，并给出了该红移处重子声学振荡的首次测量。然而，受非线性影响的小尺度功率迄今尚未得到充分研究。我们展示了多种流体动力学模拟的结果，以预测若干模型下莱曼α透射在红移空间中的非线性功率谱，并检验了对分辨率和盒子尺寸的依赖关系。引入了一个新的拟合公式，以便于将我们的模拟结果与观测及其他模拟进行比较。非线性功率谱具有一个由从线性到非线性各向异性的过渡尺度决定的通用形状，以及低于该尺度功率急剧下降的金斯尺度。此外，我们预言了莱曼α森林的两个线性偏置因子，并为其数值及红移演化提供了更好的物理解释。详细研究并讨论了这些偏置因子和非线性功率对原初涨落功率谱的振幅和斜率、星系际介质的温度-密度关系、莱曼α平均透射以及红移演化的依赖关系。与观测的初步比较表明，预言的红移畸变参数与Blomqvist等人最近的测定一致，但密度偏置因子低于观测值。我们以直接从所有模拟获得的非线性功率谱表格以及我们拟合公式的参数形式公开提供了全部结果。