利用 Lyman-alpha 森林追踪红移 1.7-3.5 处的气体：FLO 方法

[摘要删减] 我们提出了 FLO（From Lines to Over-densities，从谱线到过度密度），这是一种针对高分辨率类星体光谱中观测到的 Lya 森林谱线重构氢密度场的新技术。该方法基于以下假设：Lya 谱线产生于低到中等密度的星系际气体中，且 Jeans 长度是 Lya 吸收体的典型尺度。我们利用宇宙学模拟获得的模拟光谱对 FLO 的可靠性进行了测试。该恢复算法在从平均密度到约 30 倍过度密度的范围内给出了令人满意的结果，并正确重现了密度场的相关函数以及尺度在约 20 至 60 共动 Mpc 之间的一维功率谱。我们分析了一个包含 22 个高分辨率类星体光谱的 Lya 森林样本，覆盖红移范围 1.7<z<3.5。对于每条视线，我们对 Lya 森林的谱线拟合 Voigt 轮廓，提供了迄今为止研究过的最大且均匀的拟合 Lya 谱线样本。谱线数密度随红移的演化遵循幂律关系：dn/dz=(166 +/- 4) [(1+z)/3.5]^{(2.8 +/- 0.2)} (1 sigma 误差)。谱线的两点相关函数显示出高达约 2 共动 Mpc 分离度的信号；弱线（log N(HI)<13.8）也在较小尺度（r<1.5 共动 Mpc）上显示出显著的成团性。我们利用 FLO 估算了朝向 22 条观测视线的氢密度场。为每个类星体计算的平均密度的红移分布与分析红移范围内的宇宙平均氢密度一致。我们估算了 delta 场的两点相关函数和一维功率谱。相关函数显示出高达约 4 共动 Mpc 的成团信号。