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观测类星体光谱中由插入的星系及星系际介质产生的吸收线是研究宇宙大尺度结构和星系演化的一种重要手段。这些吸收线可分为仅分布于内禀Lyα发射峰短波一侧的中性氢吸收线和分布于整个光谱的金属吸收线。将这两类吸收线区分开并证认出其起源,既可为研究中性氢的大尺度分布提供不受金属吸收线污染的中性氢吸收样本,也可将金属吸收体的研究推广到更短的波长范围。
由于类星体光谱中的吸收线由观测视线方向上不同红移处的星系际介质或星系产生,而且随着光谱分辨率的提高,其数量也越来越多,采用完全人工的方法一一证认是非常消耗时间的,而且也无法保证结果的均匀性和客观性。而采用计算机程序方法就可以弥补这些不足。随着在高分辨率光谱设备上得到的观测结果越来越多,吸收线的柱密度和多普勒宽度等参数可以用轮廓拟合的方法直接得到。因此有必要设计一种基于柱密度和多普勒宽度的程序方法对类星体光谱吸收线进行证认。
我们设计的程序方法,在过去采用的按吸收线的观测波长搜寻候选吸收系统的方法基础上,基于柱密度和多普勒宽度这组参数及其拟合误差,对所有候选系统的真实性进行检验,对由于Lyα线丛内极高的谱线密度而可能形成的各种非真实的巧合情况都作了考虑。候选吸收体的真实程度由组成吸收体的吸收线之间柱密度和多普勒宽度的差异程度决定,并考虑了电离条件对这些参数的约束。对于参数的拟合误差,考虑到柱密度和多普勒宽度的拟合误差之间存在相关性,没有采用在拟合过程中同时得到误差的传统方法,而是通过计算Voigt轮廓,给出拟合不确定性随柱密度和多普勒宽度的变化,从而可以按柱密度和多普勒宽度的拟合值直接读取出拟合误差。
我们构造了一系列人工光谱对程序的运行结果进行了检验。对于现阶段我们可以模拟的单一速度成分金属吸收体,当吸收体最强跃迁的log(Nλf)(cm-1)＞8时,被程序确认的比例可达90%以上。对柱密度较低的吸收体,受光谱信噪比的限制,结果的完备性较低。另外从每条光谱随机分布在1100A左右范围内的约500条Lyα线丛吸收线中,程序误确认的不真实的金属吸收体平均为1.75个。
对光谱覆盖范围1500A左右、分辨率FWHM=8.8kin/s的HIRES光谱,每条光谱的处理时间约为4～5小时,同至少需要几天的完全人工证认相比达到了提高处理速度的目的。我们已将自动证认程序应用到一批类星体的HIRES光谱上。在类星体HS0757+5218和Q0100+1300的HIRES光谱中,程序分别证认到了5个和6个比较确定的真实吸收系统。与完全人工证认相比,程序在证认较弱的单一速度成分吸收体以及阻尼Lyα系统这样的高柱密度吸收系统中较罕见的金属吸收线方面更加完备。但在证认包含多个紧邻的速度成分、柱密度较高的吸收体时程序往往只能确认一半的成分,与能够直接抓住轮廓主要特征找到绝大部分成分的人工方法相比要逊色。合理的步骤是先利用程序对光谱进行预处理,根据程序给出的确认的吸收体及其它可能的证认进行人工复核。这样既可以大大缩短处理时间,又可以尽可能避免错误的发生。