星际气体云中也有暗物质线索 | Phys.Rev. D 论文推荐

穿过云雾，窥视幽暗

撰文  Matteo Rini

翻译  访冬

审校  寒冬 金庄维

宇宙微波背景和氢元素吸收光谱间的关系也许会解释暗物质与星际气体云的联系。

C. Doux et al., Phys. Rev. D. (2016)

当光线从遥远的类星体来到地球，特定的频率被星系际星云中的氢元素吸收，在光谱中雕琢出独特的吸收线条纹，被称为“Lyman-alpha光谱”。通过观测“Lyman-alpha光谱”，可以揭示星系际星云的物质构成，帮助研究人员检验宇宙学模型。现在，巴黎狄德罗大学的 Cyrille Doux 和他的合作者表示，通过将星系际星云吸收光谱和宇宙微波背景辐射(CMB)的引力透镜效应相关联，他们能够获得新的天体物理信息。这一关联也许能够揭示气体云和暗物质间的关系。

Lyman-alpha 光谱和 CMB 的引力透镜效应都对光线传播路径中的物质密度很敏感。Lyman-alpha 信号与氢原子密度相关，而 CMB 透镜能够反映引力造成的 CMB 畸变。由于暗物质能产生很强的引力效应，因此 CMB 透镜是探测暗物质的利器。研究人员利用欧洲航天局（European Space Agency）普朗克项目（Planck mission）的 CMB 数据，结合斯隆数字巡天计划（Sloan Digital Sky Survey）获取的类星体光谱，揭示出二者之间的相互关联。特别指出的是，他们发现在沿暗物质高密度的方向上，Lyman-alpha 光谱的涨落也大于均值。

研究这一相互关系有两个重要的意义。第一，它能够帮助研究者描述天体物理过程在 Lyman-alpha 光谱波动上的作用效果。第二，它可以揭示星系际空间中暗物质对可见物质分布的影响——这是宇宙学模型的一个重要参数。

原文链接：http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevD.94.103506

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论文基本信息

【题目】Firstdetection of cosmic microwave background lensing and Lyman-α forest bispectrum

【作者】Cyrille Douxet.al.

【期刊】Phys.Rev. D

【日期】2016.11.9

【DOI】10.1103/PhysRevD.94.103506

【摘要】We present the first detection of a correlation betweenthe Lyman-αforest and cosmic microwave backgroundgravitational lensing. For each Lyman-α forestin SDSS-III/BOSS DR12, we correlate the one-dimensional power spectrum with thecosmic microwave background lensing convergence on the same line of sight fromPlanck. This measurement constitutes a position-dependent power spectrum, or asqueezed bispectrum, and quantifies the nonlinear response of the Lyman-α forest power spectrum to a large-scale overdensity.The signal is measured at5σ and is consistentwith the expectation of the standardΛCDM cosmological model.We measure the linear bias of the Lyman-α forestwith respect to the dark matter distribution and constrain a combination ofnonlinear terms including the nonlinear bias. This new observable provides aconsistency check for the Lyman-αforest as a large-scale structure probe andtests our understanding of the relation between intergalactic gas and darkmatter. In the future, it could be used to test hydrodynamical simulations andcalibrate the relation between the Lyman-α forestand dark matter.

【链接】http://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.94.103506

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