Wofür wird der Lyman Alpha-Wald verwendet?

Der Lyman-Alpha-Wald ist ein interessantes Merkmal in den Spektren von ausreichend entfernten Objekten. Diese Reihe von Absorptionslinien erstreckt sich über einen Frequenzbereich und ist das Ergebnis des Lyman-Alpha-Elektronenübergangs von neutralem Wasserstoff zwischen der Quelle und dem Beobachter.

Lyman-Alpha-Wald

Meine Frage ist: Welche Informationen über das Universum können aus diesem Spektralmerkmal gewonnen werden? Mit anderen Worten, in welchen Forschungsbereichen wird der Lyman-Alpha-Wald als Werkzeug verwendet, anstatt ihn als Lärm zu betrachten?

spectra

— Astromax
quelle

Der Lyman-Alpha-Wald codiert den neutralen Anteil der Wasserstoffdichte entlang der Sichtlinie, die durch seine Temperatur und durch seine besondere Geschwindigkeit verschoben wird. Daher können Sie alle drei Felder untersuchen, was äußerst nützlich ist, z. B. um den physikalischen Zustand des intergalaktischen Mediums, seine Kinematik und seine Geometrie zu verstehen.

— Chris

@chris Toller Kommentar. Ich möchte Sie ermutigen, daraus eine Antwort zu machen.

— Astromax

Laut dem UCLA-Web-Tutorial Lyman Alpha Forest (Wright, 2004) befinden sich viele Gaswolken zwischen uns und einem entfernten Quasar (als Beispiel), die absorbieren

ultraviolettes Licht bei der Wellenlänge der Lyman-Alpha-Linie von Wasserstoff bei einer Wellenlänge von 122 nm.

Da die Gaswolken jedoch eine geringere Rotverschiebung aufweisen als die des fernen Quasars, sind ihre Absorptionslinien weniger rotverschoben als die des fernen Objekts. Ein Beispiel für eine Karikatur ist unten dargestellt (von der UCLA-Website):

Bildbeschreibung hier eingeben

Die Bedeutung des Waldes ist nun, dass er Wolken darstellt, die kleiner als die kleinsten Galaxien sind, also

Wir können diese Wolken mit sehr geringer Masse nur an der Absorption erkennen, die sie in der stärksten Linie des am häufigsten vorkommenden Elements erzeugen: Lyman alpha. Indem wir den Alpha-Wald von Lyman untersuchen, können wir die Dichteschwankungen im Universum auf den kleinsten beobachtbaren Skalen untersuchen.

Eine ähnliche Erklärung für die Bedeutung des Waldes geben Quasare, der Lyman-Alpha-Wald und die Reionisierung des Universums (Mortlock et al. 2011)

Quasare wie ULAS J1120 + 0641 sind hell und bei hoher Rotverschiebung kann Material mit geringerer Rotverschiebung einen Teil seines Lichts absorbieren und Fingerabdrücke im endgültigen Spektrum hinterlassen, das wir auf der Erde beobachten. Da Wasserstoff das am häufigsten vorkommende Element im Universum ist, sollte es nicht überraschen, dass er die auffälligste spektrale Signatur in Form eines Waldes von Absorptionslinien hinterlässt.

Insbesondere ist von großer Bedeutung, dass Mortlock et al. (2011) geben das an

Der Lyman-Alpha-Wald kann verwendet werden, um diese Reionisierung des Universums zu verfolgen.

Danke für die Antwort. Irgendwelche Einzelheiten zur Verwendung als Entfernungsmessung?

— Astromax

@astromax: Ein später Kommentar, den Sie wahrscheinlich bereits kennen, der aber für zukünftige Leser nützlich sein könnte: Da die Restwellenlänge von Lyα bekannt ist (λ_r = 1216 Å), gibt die beobachtete Wellenlänge λ_o Auskunft über die Rotverschiebung z der Wolke, für die Sie verantwortlich sind die Absorption (und der Quasar, der das Licht aussendet); z = λ_r / λ_o - 1. Dies kann mit einer Formel in eine Distanz umgewandelt werden, die zu kompliziert ist, um in einem Kommentar geschrieben zu werden, aber hier zu finden ist .

— Pela

Normalerweise interessieren uns jedoch nicht einzelne Wolkenabstände, sondern deren statistische Raumdichte in einem bestimmten Entfernungsbereich.

— Pela