Для чего используется лес Лимана Альфа?

12

Лайман-альфа лес интересная особенность в спектрах достаточно удаленных объектов. Эта серия линий поглощения простирается в диапазоне частот и является результатом электронного перехода Лаймана-альфа нейтрального водорода между источником и наблюдателем.

Лимано-альфа лес

Мой вопрос: какую информацию о вселенной можно почерпнуть из этой спектральной особенности? Другими словами, в каких областях исследований лес Лимана-альфа используется в качестве инструмента, а не рассматривается как шум?

spectra astromax
источник
1
Альфа-лес Лимана кодирует нейтральную долю плотности водорода вдоль линии обзора, свернутой его температурой и доплеровским смещением, свойственной его скорости. Следовательно, он позволяет изучать все три области, что чрезвычайно полезно, например, для понимания физического состояния межгалактической среды, ее кинематики, ее геометрии.
Крис
@ Крис Отличный комментарий. Я бы посоветовал вам сделать это в ответ.
astromax

Ответы:

9

Согласно веб-учебнику Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе « Лайман Альфа Форест» (Райт, 2004), между нами и далеким квазаром (в качестве примера) находится много «облаков» газа, которые поглощают

ультрафиолетовое излучение на длине волны лимановской альфа-линии водорода на длине волны 122 нм.

Однако, поскольку облака газа имеют меньшее красное смещение, чем облака удаленного квазара, их линии поглощения имеют меньшее красное смещение, чем удаленный объект - пример карикатуры показан ниже (с веб-сайта UCLA):

введите описание изображения здесь

Теперь значение леса состоит в том, что он представляет облака, которые меньше, чем самые маленькие галактики, таким образом

Эти облака очень малой массы мы можем видеть только по поглощению, которое они производят в самой сильной линии самого распространенного элемента: альфы Лаймана. Таким образом, изучая альпийский лес Лимана, мы можем узнать о флуктуациях плотности во Вселенной в наименьших наблюдаемых масштабах.

Аналогичное объяснение значимости леса дано Quasars, Lyman Alpha Forest и Reionization of the Universe (Mortlock et al. 2011):

квазары, такие как ULAS J1120 + 0641, яркие и с высоким красным смещением, промежуточный материал с меньшим красным смещением может поглощать часть своего света, оставляя отпечатки на конечном спектре, который мы наблюдаем на Земле. Поскольку водород является наиболее распространенным элементом во вселенной, неудивительно, что он оставляет наиболее заметную спектральную характеристику в виде леса линий поглощения.

В частности, большое значение имеет то, что Mortlock et al. (2011) утверждают, что

Альфа-лес Лимана можно использовать для отслеживания этой повторной ионизации Вселенной.


источник
Спасибо за ответ. Какие-нибудь особенности о том, как использовать это как измерение расстояния?
astromax
1
@astromax: поздний комментарий, и, возможно, вы уже знаете, но он может быть полезен для будущих читателей: поскольку известна длина волны покоя Lyα (λ_r = 1216 Å), наблюдаемая длина волны λ_o говорит о красном смещении z облака, ответственного за поглощение (и квазар, излучающий свет); z = λ_r / λ_o - 1. Это можно преобразовать в расстояние, используя формулу, которая слишком сложна для записи в комментарии, но ее можно найти здесь .
Пела
Обычно нас интересуют не отдельные расстояния между облаками, а их статистическая пространственная плотность в некотором диапазоне расстояний.
Пела