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高分辨率类星体光谱中 金属吸收线的自动搜寻和证认

高分辨率类星体光谱中 金属吸收线的自动搜寻和证认. 史习珩 指导教师：侯金良 2010 年 12 月 1 日. 概要. 研究背景 研究现状 程序的算法 程序的检验 程序的应用 结论. 研究背景. 研究背景 —— 类星体光谱吸收线与吸收系统的发现. 类星体光谱中吸收线的发现（ 1966 ） 类星体光谱插入吸收系统的确认（ 1971 ） ~ 5 Å R = 1000. 研究背景 —— 类星体光谱吸收系统的研究意义. 测量吸收系统的元素丰度 常见元素： H 、 C 、 N α 元素： O 、 Si 、 Mg 铁族元素： Fe 、 Ni

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高分辨率类星体光谱中 金属吸收线的自动搜寻和证认

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  1. 高分辨率类星体光谱中金属吸收线的自动搜寻和证认高分辨率类星体光谱中金属吸收线的自动搜寻和证认 史习珩 指导教师：侯金良 2010年12月1日

  2. 概要 • 研究背景 • 研究现状 • 程序的算法 • 程序的检验 • 程序的应用 • 结论

  3. 研究背景

  4. 研究背景——类星体光谱吸收线与吸收系统的发现研究背景——类星体光谱吸收线与吸收系统的发现 • 类星体光谱中吸收线的发现（1966） • 类星体光谱插入吸收系统的确认（1971） ~ 5Å R = 1000

  5. 研究背景——类星体光谱吸收系统的研究意义 • 测量吸收系统的元素丰度 常见元素：H、C、N α元素：O、Si、Mg 铁族元素：Fe、Ni 高柱密度系统：As、Se、Pb • 测量吸收系统的物理性质 温度、密度、压强 • 吸收系统的红移分布—大尺度结构的空间分布

  6. 研究现状

  7. 中低分辨率类星体光谱 • 1970s ~ 3Å < 200条吸收线 吸收线强度：分立的指数1 ~ 5 • HST Key Project（UV光谱） R = 1300 1 ~ 2Å 吸收线强度：等值宽度

  8. 中低分辨率类星体光谱——按观测波长搜寻吸收体中低分辨率类星体光谱——按观测波长搜寻吸收体 • 两条吸收线的观测波长之比与金属双线的静止波长比符合 Coleman et al. 1976 Roberts et al. 1978, 1979 • 一组常见金属离子跃迁与光谱吸收线的相关 Bahcall 1968 Aaronson, McKee, Weisheit 1975

  9. 高分辨率类星体光谱 R = 2000 • HST/STIS、Keck/HIRES、VLT/UVES FWHM < 10km/s R > 30000 吸收线测量：Voigt轮廓拟合 logN，b Ly-alpha线丛：> 500条吸收线 R = 43000

  10. 高分辨率类星体光谱——搜寻吸收系统 • 人工证认 耗时：2 - 3天 ~ 1周 效率不稳定 难以估计完备性 • DLA、Sub-DLA样本 • Ly-alpha线丛外的金属吸收线

  11. 工作目标 • 证认金属吸收线与中性氢吸收线 • 适用于高分辨率光谱（logN，b） • 提高处理速度 • 可重复性 • 可定标

  12. 程序的运行步骤 • 高分辨率光谱的预处理 • 按观测波长搜寻候选的金属吸收体 • 评估候选吸收体的真实性

  13. 高分辨率光谱的预处理 • HIRES光谱 SNR: 5~30 狭缝1”14，仪器轮廓FWHM = 8.8km/s（5000Å处0.15Å R ~ 34000） • 多项式拟合连续谱 • Voigt轮廓拟合吸收线 > 500条吸收线 Ly-alpha

  14. 程序的输入——光谱的预处理结果

  15. resolution = 8.80 shortest wavelength = 3392.6 longest wavelength = 4913.1 signal to noise ratio 7.09 3393.8 19.99 4911.4 number of removed region = 85 lambda_low lambda_high 3393.74 3393.81 3397.64 3397.74 3402.43 3402.50 … z emission = 2.681 number of absorbers = 609 ionName N b z M1 14.3569 40.2335 2.3345312 M1 13.6011 20.2089 2.3334956 M1 21.3442 25.0431 2.3094316 M1 12.8300 23.3620 2.3363691 M1 14.5807 31.7146 2.3483543 …

  16. 程序的算法——拟合误差的估计（Start of Our Work） • 传统方法 每次拟合时由拟合程序同时给出logN与b的误差 • 缺点 logN与b的误差相关，单值的误差难以准确描述 • 我们的估计方法 处理速度与准确性的折中 不依赖于每条光谱的具体性质

  17. SNR ~ 30

  18. 程序的算法——拟合误差的估计 • 在logb-logN平面上的四个象限内分别定义误差的值

  19. 程序的算法——拟合误差的估计 • 计算了X2分布的（logN，logb） logN(HI)(cm-2) = 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 logb(km/s) = 0, 0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2

  20. 程序的算法——拟合误差的估计 • 在logb-logN平面上的四个象限内分别定义误差的值 • 由logb、logN拟合值线性内插得到误差

  21. 程序的算法——拟合误差的估计 • 在logb-logN平面上的四个象限内分别定义误差的值 • 由logb、logN拟合值线性内插得到误差 • 可调参数ERRF

  22. 程序的输入——程序使用的原子跃迁 • 453个跃迁 H ~ Ge • 29个常见跃迁 CIV、NV、OVI、MgII、AlIII、SiII、SiIV、FeII

  23. 程序的算法——搜寻候选的金属吸收体 • 金属吸收体 同种金属离子相同红移的一组吸收线 • 搜寻常见金属离子吸收体 每次使用同一金属离子的常见跃迁

  24. 程序的算法——搜寻候选的金属吸收体 • 非常见跃迁 • 已知候选的吸收红移

  25. 程序的算法——判断候选金属吸收体的真实性 • 可信度R 反映证认的真实性 基于logN，b 取值0 ~ 1之间 并非严格意义的几率

  26. z=2.138161 NV

  27. z=2.138161 NV

  28. z=2.138161 NV

  29. z=2.138161 NV

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